第五章 无源逆变电路ppt课件.ppt

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1、第五章无源逆变电路引言第一节逆变电路的性能指标和分类第二节逆变电路的工作原理及换相形式第三节电压型逆变电路第四节电流型逆变电路第五节脉宽调制型逆变电路本章小节1第五章逆变电路•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。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变

2、电路。本章讲述无源逆变2第一节逆变电路的性能指标和分类一.逆变电路的性能指标衡量逆变电路的性能指标有：（1）谐波系数HF:谐波分量有效值和基波分量有效值之比。（2）总谐波系数THD：表示一个实际波形同基波的接近程度。若逆变电路输出为理想正弦波时，THD=0。（3）逆变效率：输出功率与输入功率之比，用来衡量开关损耗、导通损耗及输出波形畸变率的性能指标。（4）单位体积输出功率：用其衡量输出功率密度的指数。（5）抗电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）：提高系统运行可靠性。3第一节逆变电路的性能指标和分类二.逆变电路的分类逆变的概

3、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。4第一节逆变电路的性能指标和分类二.逆变电路的分类根据直流电源输出滤波器形式的不同，逆变电路可分：电压型和电流型两类。电压型：直流端并联大电容以拟制电压纹波，使直流电压源近似为电压源；电流型：直流侧串联大电感以拟制电流纹波，使直流侧近似电流源。软开关逆变电路：零压开关（ZVS）或零流开关（ZCS）环境的逆变电路硬开关逆变电路：与软开关逆变相反。5第二节逆变电路的工作原理及换相形式一.逆变电路的基本工作原理二.换流方式分类6以单相桥式逆

4、变电路为例说明最基本的工作原理一.逆变电路的基本工作原理图5-1逆变电路及其波形举例负载a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。7一.逆变电路的基本工作原理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8一.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电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感

5、负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。9二.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，也称为换相。开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断：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。本章换流及换流方式问题最为全面集中,因此安排在本章集中讲述。10二.换流方式分类1.器件换流（DeviceCommutation）（全控器件）利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用IGBT、电力MOSFET、

6、GTO、GTR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）负载提供换相电压4.强迫换流（ForcedCommutation）11二.换流方式分类图5-2负载换流电路及其工作波形由负载提供换流电压的换流方式。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。如图是基本的负载换流电路，4个桥臂均

7、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。负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小。所以uo接近正弦波。注意触发VT2、VT3的时刻t1必须在uo过零前并留有足够的裕量，才能使换流顺利完成。?t?t?t?tOOOOiit1b)a)uouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4124.强迫换流（ForcedCommutation）二.换流方式分类由换流电路内电容直接提供换流电压直接耦合式强迫换流通过换流电路内的电容和电感的耦合来提供换流电压或换流电流电

8、感耦合式强迫换流设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。分类13二.换流方式分类直接耦合式强迫换流当晶闸管VT处于通态时，预先给电容充电。当S合上，就可使VT被施加反压而关断。也