第十六讲 逆变电路.pptVIP

合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组第1页，共33页，星期日，2025年，2月5日引言逆变的概念逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。逆变与变频变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。主要应用各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等，当需要这些电源为交流负载供电时，就需要无源逆变电路。本章讲述无源逆变第2页，共33页，星期日，2025年，2月5日引言主要应用交直交变频电路（VariableVoltageVariableFrequency—VVVF），主要用作变频器，作为交流电动机变频调速用驱动电源。恒压恒频变流电路（ConstantVoltageConstantFrequency—CVCF），主要用作不间断电源（UninterruptablePowerSupply——UPS），广泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要求高的场合。除UPS外，航空机载电源、机车照明通信等辅助电源也要用CVCF电源。为减少体积和重量，这类电源频率多为400Hz。第3页，共33页，星期日，2025年，2月5日UPS基本工作原理市电正常时，由市电供电，市电经整流器整流为直流，再逆变为50Hz恒频恒压的交流电向负载供电。同时，整流器输出给蓄电池充电，保证蓄电池的电量充足。此时负载可得到高质量的交流电压，具有稳压、稳频性能，也称为稳压稳频电源。逆变器实例第4页，共33页，星期日，2025年，2月5日恒压恒频（CVCF）电源UPS主电路结构小容量的UPS，整流部分使用二极管整流器和直流斩波器（PFC），可获得较高的交流输入功率因数，逆变器部分使用IGBT并采用PWM控制，可获得良好的控制性能。大容量UPS主电路。采用PWM控制的逆变器开关频率较低，通过多重化联结降低输出电压中的谐波分量。图8-13小容量UPS主电路图8-14大功率UPS主电路第5页，共33页，星期日，2025年，2月5日以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理逆变电路的基本工作原理S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。直流电交流电第6页，共33页，星期日，2025年，2月5日逆变电路的基本工作原理逆变电路最基本的工作原理——改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。图5-1逆变电路及其波形举例a)b)tuoiot1t2电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。第7页，共33页，星期日，2025年，2月5日换流方式分类〔换流〕：电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换相。开通方式：适当的门极驱动信号就可使其开通关断方式：全控型器件可通过门极关断；半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断；一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。第8页，共33页，星期日，2025年，2月5日换流方式分类1)器件换流（DeviceCommutation）利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用IGBT等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。2)电网换流（LineCommutation）电网提供换流电压的换流方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。3)负载换流（LoadCommutation）4)强迫换流（ForcedCommutation）第9页，共33页，星期日，2025年，2月5日换流方式分类图5-2负载换流电路及其工作波形负载换流方式负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。右图是基本的负载换流电路，4个桥臂均由晶闸管组成。整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性。直流侧串电感，工作过程可认为id基本没有脉动。?t?t?t?tOOOOiit1b)a)uouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4第10页，共33页，星期日，2025年，2月5日换流方式分类工作过程4个臂的切换仅使电流路径改变，负载电流基本呈矩形波负载工作在对基波电流接近并联谐振的状态，对基波阻