电力电子技术06DC-AC变换技术

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1、第6章DC-AC变换技术§6.1逆变器分类、功率流向和波形指标§6.2方波逆变器§6.3脉冲宽度调制（PWM）返回把直流电变成交流电称为逆变，相应的功率变换装置被称为逆变器。如果把逆变器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变成同频率的交流电送到电网去，叫有源逆变；如果逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即把直流电逆变成某一频率的交流电供给负载，则叫无源逆变。DC-AC方框图如图6-1所示。图6-1DC-AC方框图§6.1逆变器分类、功率流方向和指标1、分类逆变器分为单相和三相两大类。单相逆变器适用于小、中功率；三相逆变器适用于中、大功率。这两大类按不同的特点又可分为：1）按输入电源特点

2、输入电压为恒压源称为电压源逆变器（VoltageSourceInverter缩写VSI）或电压型逆变器，如图6-2所示,电压源逆变器的输入特点是其输入具有理想电压源性质；输入为恒流源称为电流源逆变器（CurrentSourceInverter缩写CSI），或电流型逆变器，如图6-3所示，电流源逆变器输入为理想电流源，在实际应用中使用较少。图6-2电压源逆变器图6-3电流源逆变器电压源逆变器又可分为：a、具有可变直流电压环节（VariableDClink）的电压源逆变器，如图6-4所示。由DC-DC变换器或可控整流获得可变的直流电压，输出电压幅度取决于输入可变直流电压，输出电压频率由逆变器决定。

3、一般情况下，该变换器输出电压为方波。b、具有恒定直流电压环节（FixedDClink）的电压源逆变器，方块图如图6-5所示。其直流电压恒定，输出电压幅度和频率利用PWM技术同步调整。图6-4具有可变直流电压环节的电压源逆变器图6-5具有恒定直流电压环节的电压源逆变器2）按电路结构特点可分为半桥式、全桥式，推挽式和单管式逆变器。3）按器件的换流特点可分为强迫换流式和自然换流式逆变器。4）按负载特点可分为谐振式和非谐振式逆变器。5）按输出波形可分为正弦式和非正弦式逆变器。工业用的特殊交流电源有变频变压电压源VVVF(variablevoltagevariablefrequency)和恒频恒压电压源

4、CVCF(constantvoltageconstantfrequency)。2、逆变器功率流方向无论逆变器输出是方波还是正弦，在负载为感性或容性负载时，其输出电压滞后或超前电流。因此，在任意时刻（除阻性负载）其输出功率的瞬时值有正有负。正的输出功率表明逆变器输出功率，即能量从逆变器输入向负载传输；负的输出功率表明逆变器工作于整流状态，从负载向逆变器反馈能量。因此逆变器必须能够工作在四个象限才能适应各种不同的负载情况。设逆变器输出电压为正弦，输出电流滞后于输出电压φ弧度，在此负载情况下，其输出功率情况可以从图从图6-6和6-7中可知，在第一象限，逆变器输出电压和电流均为正，逆变器输出能量；在第

5、三象限，逆变器输出电压和电流均为负，逆变器输出能量；即在1、4象限，逆变器工作在逆变状态。在第二象限，逆变器输出电压为负，电流为正，逆变器从负载向逆变器反馈能量；在第三象限，逆变器输出电压为正，电流为负，逆变器从负载向逆变器反馈能量。即在2、3象限，逆变器工作在整流状态。为了使逆变其能够在四个象限工作，功率开关管反并联一个二极管即可实现，连接如图6-8所示。图6-6逆变器输出瞬时电压和电流曲线图6-7四象限工作情况图6-8反并联二极管3、逆变器波形指标实际逆变器的输出波形总是偏离理想的正弦波形，含有谐波成分，为了评价输出波形的品质质量，从电压角度引入下述几个参数指标：1）谐波因子（Harmon

6、icFactor）第n次谐波因子HFn定义为第n次谐波分量有效值同基波分量有效之值比，即2）总谐波（畸变）因子THD(Totalharmonicdistortionfactor)该参数表征了一个实际波形同基波分量的接近程度。输出为理想正弦波的THD为零。3）畸变因子（Distortionfactor）总谐波因子指示了总的谐波合量，但它并不能告诉我们每一个谐波分量的影响程度，畸变因子定义：对于第次谐波的畸变因子定义如下：返回§6.2方波逆变器1、单相半桥式逆变电路半桥式逆变电路如图6-9（a）所示，在直流侧有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的联结点为直流电压的中点。两个电容构成一个桥臂，

7、开关管和及其反并二极管和构成另一个桥臂，两桥臂的中点为输出端，可以通过变压器输出，也可由这两端直接输出。因电容C容量较大，每个电容两端电压，B点电位基本上不变，A点的电位则取决于器件的工作情况。图6-9半桥逆变器的主电路及主要波形若Q1导通，则。若Q2导通，则。所以输出电压为1800电角度的方波交流电，宽度等于Ton（Q1或Q2的导通时间）。频率等于开关频率是开关周期。在纯电阻负载R情况下，D1或