第4章1 电压型逆变电路

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1、Chapter4Inverter主讲：伍文俊自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--Contents4.1Introduction4.2ThePropertiesforRLCLoad4.3VoltageSourceInverter---VSI2自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--§4.1Introduction一.Definition1.逆变：将直流电能转换为某一频率交流电能的过程；2.逆变电路：完成上述功能的电路。二.Applications1.交流电机的变频调速：AC-DC-AC间接变频电路；2.感应加热电源;3.不停电电源UPS(Un

2、-interruptablePowerSupply)。3自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--三.Classifications电压型逆变电路从输入直流电源类型电流型逆变电路单相逆变电路从输出端相数三相逆变电路无源逆变电路从输出电能方向有源逆变电路器件换流电路从换流方式负载换流电路电压换流强迫换流(电容换流)电流换流自换流逆变电路:器件换流、强迫换流外部换流逆变电路:负载换流、电源换流4自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--四.Commutations1.器件换流(DeviceCommutation)采用全控器件的自关断能力实现的换流。2.

3、电网换流(LineCommutation)依靠电网电压自动过零的特性换流。3.负载换流(LoadCommutation)利用负载谐振特性换流。4.强迫换流(电容换流)(ForcedCommutation)附加辅助换流电路,常用于以晶闸管为主控功率器件的电路。5自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--五.Features1.不能采用电源换相,只能用负载换相、器件换相和强迫换相。2.换相一旦失败,将引起直流电源短路。--TheEnd--6自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--§4.2ThePropertiesforRLCLoad一.RLCSeri

4、esLoad1.工作原理t=0时触发晶闸管,晶闸管导通。此时电容初始电压为Uc(0)根据KVL:di1tdULRiidtU(0)ddcdtC02diRdi1ddi0两边对t求导并整理得:2ddtLdtCL2diddid2R1即：220id0其中：,0dtdt2LLC7自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--22特征方程:p2p00有关根的讨论：(1)临界阻尼0特征根为两个相等实根：p1p2t二次微分方程的通解为：id(A1A2t)edit0,i0;LdUU(0);初值：dcd

5、tA0,AUUc(0)UUc(0)t解得：12L故：itedL(2)过阻尼002222特征根为两个不等实根：p10,p20iAep1tAep2t通解为：d12UUc(0)pt12pt带入初值求得：id()eeLp()p128自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--(3)欠阻尼0022特征根为两个虚根，令：r0t通解为：ide(A1cosrtA2sinrt)UU(0)c带入初值求得：A10,A2Lr故：UUc(0)tiesintdr

6、Lr显然(1),(2)两种情况无法在有限时间内实现频繁的电流换相,而情况(3)经过半个周期，电流会自然过零，可实现负载换相。下面详细分析情况(3)：电感电压：uLdidcUU(0)(ettsintecost)LrrrdtrUUc(0)tetcos()0rr1其中:tanr9自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--当t时：u()(UU(0))er主电路rLc电容电压:1tuU(0)idtidccdC0UU(0)0ct2tecos(t)Ur0

7、r2ruuC当rt时：uL()Uu(0)u()(UU(0))erUu()ULccLU(0)C02t即：Uu()u()rcLuL晶闸管可以可靠关断，关断uT后承受电压为:uL()0u()rtL故RLC串联负载换相的条件就是欠1R阻尼.即：0。其中：0,LC2L10自动化与信工程学院电气系--电力电子技术--2.负载的自然频率特性1负载总阻抗ZRj(L)C1(1)谐振角频率:0LC(2)谐振时电路的等效阻抗:ZR(3)谐振时电感所需的全部无功功率等于电容器所提

8、22I供的无功功率(ILd)d0C01LL(4)谐振电路的特性阻尼0CC0