第四章DCAC变换器（无源逆变电路）ppt课件.ppt

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1、电力电子技术PowerElectronicTechnology4.4电流型逆变器电流型逆变器拓扑是逆变器另一类主要的拓扑结构。这类逆变器的直流侧以电感为能量缓冲元件，从而使其直流侧呈现出电流源特性。电流型逆变器有以下主要特点：①直流侧有足够大的储能电感元件，从而使其直流侧呈现出电流源特性，即稳态时的直流侧电流恒定不变。②逆变器输出的电流波形为方波或方波脉冲，并且该电流波形与负载无关。③逆变器输出的电压波形则取决于负载，且输出电压的相位随负载功率因数的变化而变化。④逆变器输出电流的控制仍可以通过PAM（脉冲幅值调制）和PWM（脉冲宽度调制

2、）两种基本控制方式来实现。4.4电流型逆变器值得注意的是，电流型逆变器与电压型逆变器在结构上具有一定的对偶性，例如：电压型逆变器直流侧的储能元件为电容，而电流型逆变器直流侧的储能元件为电感；另外，电压型逆变器的的功率管旁有反向并联的续流二极管，而电流型逆变器的功率管旁则一般有正向串联的阻断二极管（具有反向阻断能力的功率管除外，例如晶闸管）。4.4电流型逆变器与电压型逆变器类似，依据控制方式和结构的不同，电流型逆变器也可分为方波型、阶梯波型、正弦波型（PWM型）三类。下面主要讨论方波型、阶梯波型电流型逆变器。4.4.1电流型方波逆变器电流

3、型方波逆变器按拓扑结构的不同可分为电流型单相全桥逆变器以及电流型三相桥式逆变器两类。也可以按电流型逆变器所采用功率器件的不同分为半控型和全控型两类。由于电流型逆变器尤其是大功率电流型方波逆变器仍有不少采用基于晶闸管的半控型结构，因此，除全控型结构外，以下讨论还将涉及到半控型电流型逆变器。全控型单相全桥电流型方波逆变器为了使全控型功率器件具有足够的反向阻断能力，通常在每个功率管上正向串联一个二极管。另外，由于电流型逆变器的输出电流是基于功率器件通断直流侧电流的方波电流，因此，为了防止输出过电压，电流型逆变器的输出需要接入滤波电容。单相全桥

4、电流型方波逆变器也可采用PAM（脉冲幅值调制）控制和SPM（单脉冲控制）两种控制方式，且与电压型方波逆变器工作原理类似。4.4.1电流型方波逆变器单相全桥电流型方波逆变器4.4.1电流型方波逆变器单相全桥电流型方波逆变器半控型单相全桥电流型方波逆变器结构功率器件为晶闸管基于晶闸管的半控型逆变器的换流可采用强迫换流和负载换流两种换流方式。当晶闸管逆变器采用强迫换流时，一般需增加强迫换流电路，从而使其结构复杂化。晶闸管逆变器采用负载换流时，晶闸管的换流电压需要由负载提供，即要求负载电流相位超前负载电压相位，显然，这就要求负载为容性负载。满足

5、负载的容性需求为使负载电压成正弦变化，一般应设计为并联谐振模式4.4.1电流型方波逆变器单相全桥电流型方波逆变器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。负载为容性、同步电动机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。t1必须在u0过零前留有足够的裕量，以使晶闸管关断4.4.1电流型方波逆变器单相全桥电流型方波逆变器4.4.1电流型方波逆变器三相桥式电流型方波逆变器三相桥式电流型逆变电路三相桥式电流型方波逆变器的典型结构如右图所示与单相全桥电流型方波逆变器类似，三相全

6、桥电流型方波逆变器可采用PAM控制和SPM两种控制方式。本书只对该控制方式展开讨论4.4.1电流型方波逆变器三相桥式电流型方波逆变器三相桥式电流型逆变电路三相全桥电流型方波逆变器一般只采用120°导电方式。采用120°导电方式时，任何瞬间，三相全桥电流型变流器有且只有两个桥臂导电，此时三相全桥电流型变流器的三相输出只有两相输出电流，因而两相输出电流的幅值必然一致。需要注意的是：当负载为Y形联接时，负载的相电流波形为120°交流方波（电流幅值为±Id、0）；当负载为△形联接时，负载的相电流为变流器两相输出电流之差，即负载的相电流波形为交流

7、6阶梯波波形（电流幅值为±(2/3)Id、±(1/3)Id）。可见，将三相全桥电流型变流器的负载接成△形联接时，能有效降低输出电流谐波。4.4.1电流型方波逆变器三相桥式电流型方波逆变器三相桥式电流型逆变电路4.4.1电流型方波逆变器三相桥式电流型方波逆变器半控型三相全桥电流型变流器电路采用了强迫换流方式，其中C1~C6为换流电容，VD1~VD6为串联二极管。由于晶闸管本身具有反向阻断能力，因此，图中的串联二极管VD1~VD6其主要作用是为了阻断换流电容间的相互放电。左图所示电路通常称为串联二极管式晶闸管逆变器。基于晶闸管的半控型三相全

8、桥电流型方波逆变器仍采用120°导电方式。晶闸管三相全桥（串联二极管式）电流型方波逆变器的电路结构4.4.1电流型方波逆变器三相桥式电流型方波逆变器4.4.1电流型方波逆变器三相桥式电流型方波逆变器半控型三