电力电子技术 教学课件 作者 程显吉 第4章　逆 变 电 路.ppt

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1、第4章　逆变电路主编4.1　有源逆变电路4.1.1　有源逆变的工作原理1.发电机—电动机的功率传输首先我们来分析功率的传输情况，以加深对逆变概念的理解。下面以图4⁃1所示的直流发电机—直流电动机系统之间电能的传输为例来分析。图中G为直流发电机，M为直流电动机，R为电路的等效总电阻，ＥＧ为发电机电动势，ＥＭ为电动机电动势。图4-1　直流发电机—直流电动机系统之间电能的传输a)两电动势方向相反＞　b)两电动势方向相同　c)两电动势方向相反<4.1　有源逆变电路2.逆变功率的传输图4⁃2a为由提供交流电的电源和直流电动机组

2、成的，并由晶闸管来控制的变流电路。在图4⁃2a中，电流I的方向与变压器二次侧的电动势e2方向一致，而与直流电动机M的电动势EＭ方向相反，因此功率的传输方向是由变压器从电网系统得到交流电能经晶闸管变换为直流电能后输送给电动机，电动机吸收功率，电路处于整流状态。图4-2　逆变功率的传输a)整流工作状态　b)逆变工作状态4.1　有源逆变电路3.有源逆变的工作原理以单相全波晶闸管电路代替上述的发电机，给电动机供电，分析此电路的电能传输情况。该电路一般应用于直流卷扬机。图4-3　单相全波整流逆变图及波形图a)电动状态　b)回馈制动状态4

3、.1　有源逆变电路1)变流器的直流侧必须有一个直流电动势源，其极性与晶闸管导通方向一致，且直流电动势值应稍大于变流器直流侧的平均电压Ud。2)要求晶闸管工作于π/2～π之间，即α在π/2～π之间，β在0～π/2之间，使Ud为负值。由以上条件可知，实现有源逆变只能采用全控电路，不能采用桥式半控或接有续流二极管的电路，因为它们不能输出负电压，也不许直流侧出现负极性电动势，故不能实现有源逆变。4.1　有源逆变电路4.1.2　常用有源逆变电路1.单相桥式有源逆变电路图4⁃4a所示是以单相交流电源供电的桥式全控电动机负载电路，当电路的触

4、发延迟角α的移相范围在0～π／２之间时为整流状态,变流器在交流电压u2的正半周，VT1、VT4触发导通,VT2、VT3因承受反向电压截止，Ud上正下负，电动机电动势也上正下负，电源向电动机输送能量电动机处于整流状态。4.1　有源逆变电路图4-4　单相桥式有源逆变电路及波形a)单相桥式有源逆变电路图　b)单相桥式有源逆变电路波形图4.1　有源逆变电路2.三相半波有源逆变电路图4⁃5a是以三相交流电源供电的电动机负载电路。与单相桥式变流电路一样，当触发延迟角α的移相范围为0～π/2时为整流状态,电路的触发延迟角α的移相范围为π/2

5、～π时为有源逆变状态，电动机电动势EＭ大于变流器输出电压Ud，逆变角β小于π/2，且极性上负下正，逆变角β小于π/2时，可实现有源逆变。图4-5　三相半波有源逆变电路及波形a)三相半波有源逆变电路图　b)β=π/6时承受正向电压波形　c)电流波形4.1　有源逆变电路3.三相桥式全控有源逆变电路图4⁃6a是以三相交流电源供电的桥式全控电动机负载电路。与单相桥式全控和三相半控变流电路一样，当触发延迟角α的移相范围为０～π/2时为整流状态,α的移相范围为π/2～π，即β移相范围为0～π／２时为有源逆变状态。电路在β小于π／２时给相应

6、晶闸管以触发脉冲，电动机电动势方向下正上负。当EＭ在数值上大于Ud时，就能进行有源逆变。触发脉冲的顺序有源逆变时与整流时一样，依次是VT1与VT6、VT1与VT2、VT2与VT3、VT3与VT4、VT4与VT5、VT5与VT6。在每个周期触发晶闸管的间隔是π／3，这样使六个晶闸管依次导通，而且对共极性连接的晶闸管每个时刻都只有一个导通，要求由双脉冲或宽脉冲触发晶闸管。4.1　有源逆变电路图4-6　三相桥式全控有源逆变电路a)电路图　b)输出电压波形图(1)变频变压电源(VVVF)　主要用于交流电动机调速。(2)恒频恒压电压(C

7、VCF)　用于不间断供电电源。(3)感应加热用交流电源　用于各行业的金属熔炼、表面淬火处理以及透热弯管等领域。4.2　无源逆变(变频)电路4.2.1　逆变器的工作原理图4⁃7a为单相桥式逆变电路示意图。图中U为直流电源，开关S1～S4构成桥式电路的四个桥臂，RL是电阻性负载。当闭合S1、S4，断开S2、S3时，负载所承受的电压uo为正；当开关S2、S3闭合，S1、S4断开时，负载所承受的电压极性改变，uo为负，其波形如图所示。这样，就把直流电变成了交流电，想要改变输出端交流电的频率，只要改变两组开关的切换频率即可。在改变开关S

8、1～S4的闭合顺序过程中，电流先流经S1到S4，再从S2到S3流过，中间都经过负载。电流从一个支路转移到另一个支路的过程称为换相。前面内容也涉及换相问题，但由于逆变电路中换相问题最为复杂，下面介绍电路的几种换相方式。4.2　无源逆变(变频)电路图4-7　逆变电路示意图及其波形