5 单相电流型逆变电路
第五章 逆变电路 习题集答案
第五章逆变电路一、填空题1、换流方式主要有器件换流、电网换流、负载换流、和强迫换流。
2、单相电压型逆变电路中二极管的作用是反馈和续流。
3、180。
导电方式三相电压型逆变电路中，为了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，要求采用先断后通的方法。
t4、单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路中为了保证晶闸管可靠关断，反压时间应大t于晶闸管关断时间。
（大于、等于或小于）q5、串联二极管式晶闸管三相电流型逆变电路采用强迫换流方式。
二、选择题1、电压型逆变电路特点有（bcd）A、直流侧接大电感B、交流侧电流接正弦波C、直流侧电压无脉动D、直流侧电流有脉动2、电流型逆变电路特点有（a）A、直流侧接大电感B、交流侧电流接正弦波C、直流侧电压无脉动D、直流侧电流有脉动3、无源逆变电路中，以下半导体器件采用器件换流的有（acd），采用强迫换流和负载换流的有（b）。
A、GTOB、SCRC、IGBTD、MOSFET4、（ad）属于自然换流，（bc）属于外部换流。
A、器件换流B、电网换流C、负载换流D、强迫换流三、问答题1、无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流测接电网，即交流侧接有电源。
而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
2、换流方式各有哪几种？各有什么特点？答：换流方多有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。
全控型器件采用此换流方式。
电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。
通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
3、什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。
电力电子技术5 逆变电路
晶闸管的导通电流方向一致，其电压只要稍大于变流器直流侧的平均电 压Ud。 （的2极）性内与部整条流件状：态变时流相电反路，必才须能工把作直在流β功小率于逆9变00区为域交，流使功直率流反端送电电压网U。d 这两个条件缺一不可。 （3）串接大电感
电力电子技术
第五章 逆变电路
第五章 逆变电路
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
电力器件的换流方式 有源逆变电路 无源逆变电路 电压型逆变电路 电流型逆变电路 负载换流式逆变电路 脉冲宽度调制型逆变电路
第五章 逆变电路
在实际应用中，有些场合需要将交流电转变为大小 可调的直流电——即前面讲过的整流。有时还需要 将直流电转变为交流电——即为逆变。它是整流电 路的逆过程。在一定条件下，一套晶闸管电路既可 用于整流又可用于逆变，这种装置称为变流器。
亦增大，导致
5.2 有源逆变电路
2、重物下放，变流器工作于逆变状 反送电网，这就是有源逆变的工
态
作原理。
在整流状态，电流Id由直流电压Ud产 生，整流电压Ud的波形必须使正面积 大于负面积。当重物下放时，电动
机转速方向相反，产生的电动势E亦
反向，为了防止两电源顺向串接形
成短路，此时Ud方向也要反向，即控 制角大于900，Ud波形出现负面积大 于正面积变成负值，但由于E的作用，
如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流 电逆变成同频率的交流电反送到电网去，称为有源 逆变。它用于直流电机的可逆调速、绕线型异步电 动机的串级调速、高压直流输电和太阳能发电等方 面。如果逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接 接到负载，即将直流电逆变成为某一频率或可变频 率的交流电供给负载，称为无源逆变。它用于交流 电机变频调速、感应加热、不间断电源等方面。
单相逆变电路工作原理
单相逆变电路工作原理单相逆变电路是一种可以将直流电转换为交流电的电路。
其工作原理主要是通过控制开关器件的通断状态，使得直流输入得以转换为交流输出。
下面将详细介绍单相逆变电路的工作原理。
一、单相逆变电路的基本结构单相逆变电路通常由整流桥、滤波电路和逆变桥组成。
整流桥用于将交流输入转换为直流输出，然后经过滤波电路进行滤波处理，最终输入到逆变桥中进行逆变处理，将直流电转换为交流电输出。
逆变桥由交叉连接的晶闸管或MOSFET器件组成，通过控制这些开关器件的通断状态，可以实现交流输出的频率和幅值调节，从而实现对输出电压的控制。
二、单相逆变电路的工作原理1. 整流桥工作原理当交流电源输入时，整流桥中的晶闸管或二极管将正负半周的交流电转换为相同方向的直流电。
在正半周时，D1和D2导通，而D3和D4截止；在负半周时，D3和D4导通，而D1和D2截止。
这样就可以得到一个相对稳定的直流电输出。
2. 滤波电路工作原理滤波电路主要由电容器和电感器构成，其作用是将整流输出中的脉动电流进行平滑处理，以得到更稳定的直流电输出。
电容器可以对电流进行储存和释放，从而减小输出波动；电感器则可以对电流进行滞后作用，进一步平滑输出。
3. 逆变桥工作原理逆变桥由晶闸管或MOSFET器件构成，这些开关器件可以通过控制电压信号的施加来实现其通断状态的控制。
通过逆变桥可以实现对输出电压幅值和频率的调节，进而得到不同频率和幅值的交流电输出。
当逆变桥中的晶闸管或MOSFET导通时，相应的输出端就会出现相反的电压，从而实现了电流的反向流动，进而实现了直流到交流的转换。
三、单相逆变电路的应用单相逆变电路广泛应用于各种场合，如UPS电源、太阳能逆变器、变频空调等。
UPS电源主要用于对电力电子的变流和逆变功能，以实现电网与电池之间的双向转换，确保电力系统的稳定可靠；太阳能逆变器则主要用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，从而供给家庭或工业用电；而变频空调则利用逆变技术实现对电机速度的调节，从而实现对空调压缩机的能耗控制。
电力电子技术-第4章逆变电路讲解
4.3.1 单相电流型逆变电路
（1）电路结构
①用④阻载② 载来③ 联 确4并抗电个采 电限应C谐联，压桥和用 压制称振谐谐波臂L负 （晶之式振波形、，载 呈闸为逆回在接R每换 容管容变构路负近桥相性开性电成对载正臂方）通小路并基上弦晶式。时失（联波产波闸，的谐但谐呈生。管要d负最振高的i各/求载d终电阻压t串负）负路抗降联载载，，很一电仍故对小个流略此谐，电略显电波因抗超容路呈此器前性称低负L于T，为，负并准
4.2.1 单相电压型逆变电路
1、 半桥逆变电路 •（1）电路图
+
Ud 2
Ud
Ud 2
-
V1 io R L
u o V 2
a)
VD 1
VD 2
*导电方式：
V1，V2信号互补，
各导通180゜。
•半桥逆变电路有两个桥臂， 每个桥臂有一个可控器件和一 个反并联二极管组成。 •在直流侧接有两个相互串联 的足够大的电容，两个电容的 联结点是直流电源的中点。 •负载联结在直流电源中点和 两个桥臂联结点之间。
能否不改变直 流电压，直接进行 调制呢？为此提出 了导电方式二：
移相导电方式。
*导电方式二：移相调压 调节输出电压脉冲的宽度
采用移相方式调节逆变电路的输出电压
• 各IGBT栅极信号为180°正偏， 180°反偏，且V1和V2栅极信号互补， V3和V4栅极信号互补； • V3的基极信号不是比V1落后180°，
而是只落后q ( 0< q <180°)；
• 也就是：V3、V4的栅极信号分别比
V2、V1的前移180°-q 。
工作过程
•t1时刻以前V1，V4通，u0=ud, io 从 0 增加； •t1时刻V4断，V1，VD3续流，u0=0，io 下降； • t2时刻V1也关断，io 还未下降到0，于是VD2，VD3续流，u0=-ud。 •直到io过0变负，V2，V3通，u0=-ud, io从0负增加； •t3时刻V3断，V2，VD4续流，u0=0，io 负减小； • t4时刻V2也关断，io 还未减小到0，于是VD1，VD4续流，u0=ud。
单相逆变电路工作原理
单相逆变电路工作原理单相逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电路，它在很多电力系统中都有着重要的应用。
逆变电路的工作原理可以分为三个阶段：整流阶段、中间储能阶段和逆变阶段。
以下是关于单相逆变电路的详细工作原理。
一、整流阶段在单相逆变电路中，首先需要将输入的交流电转换为直流电，这个过程就是整流阶段。
通常情况下，整流阶段采用整流桥来实现。
整流桥是由四个二极管组成的桥形电路，可以将输入的交流电转换为单向的脉动直流电。
这个过程中，二极管起到了将交流电信号进行半波或全波整流的作用。
在整流阶段，需要确保输出的电压稳定和平滑。
因此通常会使用大电容进行滤波，以消除整流产生的脉动电压，使得直流电平稳输出。
二、中间储能阶段整流后的直流电会进入中间储能阶段，这个阶段通常采用电容和电感进行储能。
电容主要用于平滑直流电压，而电感则用于降低电流的脉动。
通过电容和电感的协同作用，可以实现对直流电的稳定储存和平滑输出。
在中间储能阶段，需要注意电容和电感的选取以及匹配，以确保良好的储能效果和稳定的输出。
三、逆变阶段经过整流和中间储能后的直流电将会输入到逆变器中，逆变器是将直流电转换为交流电的关键部件。
逆变器通常采用晶体管或晶闸管等器件来实现，通过控制这些器件的导通和关断来实现对直流电的逆变。
在逆变过程中，需要根据实际需要来确定输出的交流电参数，包括电压、频率、波形等。
通过合理设计和控制，可以实现满足不同应用需求的交流电输出。
在工作中，单相逆变电路还需要注意保护和控制等方面的问题，以确保电路的安全运行和稳定输出。
总结：单相逆变电路通过整流、中间储能和逆变三个阶段，实现了将直流电转换为交流电的功能。
在实际应用中，需要综合考虑各个阶段的设计和控制，以实现稳定的逆变输出。
单相逆变电路在家庭电器、太阳能发电等领域都有着广泛的应用，对于理解和掌握其工作原理具有重要意义。
逆变电路概述
成负载换流; 4）强迫换流指的是设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向
电压以完成换流。
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相关重点概念
3.3 死区效应及其补偿： 1）死区时间： 三相桥式逆变电路中，通常采用双极性 SPWM调制技术。任何固态的功率开关 管都存在着一定的导通和关断时间,为确 保同一桥臂上下开关管不致发生直通故 障，通常采用将理想的SPWM驱动信号 上升沿(或下降沿)延迟一段时间Td称为 死区时间。死区是为保证开关器件安全、可靠运行而采取的措施。
2
逆变电路的分类
3
逆变电路的换流和死区
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相关重点概念
3.1 换流： 换流（commutation）指电力电子电路中支路间电流的转移。也成为换
相。 3.2 逆变电路的换流方式: 1）器件换流指的是利用全控型器件自关断的能力进行换流，主要用于全
控型逆变电路; 2）电网换流指的是电网提供换流电压，只要在待换流器件上添加负的电
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逆变电路的基本概念
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逆变电路的分类
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逆变电路的换流和死区
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逆变电路基本概念
1.1 什么是逆变电路？ 逆变电路是指把直流电变为交流电的电路,它与整流电路相对应,有非 常重要的作用.它的基本作用是在控制电路的控制下,将中间的直流电 路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。
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逆变电路分类
2.4 按电流波形： 可分为正弦逆变电路和非正弦逆变电路.前者开关器件中的电流为正 弦波,其开关损耗较小,宜工作于较高频率.后者开关器件电流为非正弦 波,因其开关损耗较大,故工作频率较正弦逆变电路低。
单相电流型逆变电路工作过程
单相电流型逆变电路工作过程
单相电流型逆变电路是一种将直流电源转换为交流电源的电力电子装置。
它的工作过程如下:
1. 直流输入电路:
- 将输入的直流电源(如电池组、太阳能电池阵列或整流后的交流电源)进行滤波和平滑,获得稳定的直流电压。
2. 开关电路:
- 由四个功率开关管(如或)组成,通过控制开关管的开闭来调制直流电压。
- 开关管按特定的开关序列交替导通,形成正负交替的脉冲电压波形。
3. 滤波电路:
- 将开关电路输出的脉冲电压波形通过滤波电路滤除高频分量。
- 滤波电路输出近似正弦波的交流电压。
4. 控制电路:
- 根据所需的输出电压、频率和相位,生成(脉冲宽度调制)控制信号。
- 该控制信号驱动开关电路的开关管按特定时序导通和关断。
- 通过调整控制信号的占空比和频率,可控制输出交流电压的幅值和频率。
5. 保护和监测电路:
- 监测输入电压、输出电压和电流等参数,防止过压、过流和短路等
故障。
- 当发生故障时,及时切断电路,保护系统安全。
单相电流型逆变电路广泛应用于不间断电源()、太阳能并网逆变器、变频调速装置等领域,将直流电源高效转换为交流电源,满足各种用电需求。
逆变电路工作原理
逆变电路工作原理逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电路，其工作原理是通过逆变器将直流电源的电压和频率转换为所需的交流电信号。
逆变电路广泛应用于各种电子设备和系统中，例如太阳能发电系统、电动汽车、UPS电源等。
逆变电路的基本原理是利用半导体开关器件（如晶体管、MOSFET、IGBT等）来控制电流流向，从而改变电压的极性。
常见的逆变电路有两种：单相逆变电路和三相逆变电路。
在单相逆变电路中，通常采用全桥逆变器的结构。
全桥逆变器由四个开关器件组成，分为上桥臂和下桥臂。
通过控制上下桥臂的开关状态，可以实现直流电源电压的反向变换。
在工作过程中，交流输出电压的频率和幅值可以通过调节开关器件的开关频率和占空比来实现。
三相逆变电路通常采用三相桥式逆变器的结构。
三相桥式逆变器由六个开关器件组成，分为上桥臂和下桥臂。
通过控制上下桥臂的开关状态，可以实现三相交流电源电压的反向变换。
与单相逆变电路类似，通过调节开关器件的开关频率和占空比，可以实现所需的交流输出电压频率和幅值。
逆变电路的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 直流输入：逆变电路的输入为直流电源，通常通过整流电路将交流电转换为直流电。
2. 逆变器控制：逆变器控制电路根据所需的输出电压和频率信号，通过控制开关器件的开关状态来实现电压和频率的转换。
3. 开关器件操作：根据控制信号，开关器件在不同的时间段内进行开关操作。
当开关器件导通时，直流电源的电流流向负载，产生正向电压；当开关器件断开时，负载上的电感元件储存的能量释放，产生反向电压。
4. 输出滤波：逆变电路的输出通常需要经过滤波电路进行平滑处理，去除交流输出中的高频噪声和谐波成份，得到稳定的交流输出电压。
5. 输出负载：经过滤波处理后的交流输出电压可以连接到各种负载上，供电设备正常工作。
总结起来，逆变电路通过控制开关器件的导通和断开，将直流输入电源转换为所需的交流输出电压。
逆变电路的工作原理涉及到开关器件的操作和控制电路的设计，以及输出电压的滤波和负载的连接。
第5章-逆变电路
当变化两组开关切换频率，就可变化输出交流电频
率相也；位不若也同接相。电同阻；负若载阻时感，负负载载时电，i流o相io和位u滞o旳后波于形uo相，同波，形
如图所示，设t1前S1、S4通，则uo和io均为正。 若在t1时刻断开S1、S4，合上S2、S3，则uo旳极性变负，但io 不能立即反向且仍维持原方向；
交直交变频电路由交直变换（整流）和直交变换两部分构成， 后一部分就是逆变。
3. 应用
多种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等在向交流 负载供电时就需要逆变电路。
交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力 电子装置旳关键部分都是逆变电路。
2024/9/22
5.1 换流方式
5.1.1 逆变电路旳基本工作原理 5.1.2 换流方式分类
优点：电路简朴，使用器件少。
缺陷电：容输器出串交联流，电须压控幅制值两仅者为电压Ud均/2衡，。且直流侧需要两个
应用： 常用于几kW下列旳小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路 旳组合。
2024/9/22
5.2.1 单相电压型逆变电路
2. 全桥逆变电路
共四个桥臂，可看成两个 半桥电路组合而成。 两对桥臂交替导通180°。 输出电压和电流波形与半 桥电路形状相同，但幅值 高出一倍。 变化输出交流电压旳有效 值只能经过变化直流电压 Ud来实现。
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5.1.2 换流方式分类
4. 逼迫换流 举例：
设置附加旳换流电路，给欲关断旳晶闸管逼迫施加 反向电压或反向电流旳换流方式称为逼迫换流 (forced commutation), 这一般是利用附加电容上储存 旳能量来实现，故也称为电容换流。
电力电子填空题1
1.电力电子器件一般工作在_开关_状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为_开关损耗__。
3.电力电子器件组成的系统，一般由_控制电路____、__驱动电路___、__主电路__三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加__保护电路__。
4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型_、_双击型_、__复合型_三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为__pn结的单向导电性______。
6.电力二极管的主要类型有__普通二极管__、__快速恢复二极管___、_肖特基二极管__。
7.肖特基二极管的开关损耗__小于__快恢复二极管的开关损耗。
8.晶闸管的基本工作特性可概括为 ____ 正向有触发则导通、反向截止 ____ 。
9.对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L_=2~4_I H。
10.晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上应为，U DRM_低于_Ubo。
11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。
12.GTO的_阴极和门极并联在一起_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
13.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为________。
14.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的__截止区______、前者的饱和区对应后者的_放大区_______、前者的非饱和区对应后者的__饱和区______。
15.电力MOSFET的通态电阻具有__正_温度系数。
16.IGBT 的开启电压U GE（th）随温度升高而_下降__，开关速度__低于__电力MOSFET 。
17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是__智能功率模块______。