逆变器的工作原理和控制技术全解PPT课件

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4.1 逆变电路的基本原理
逆变的概念
将直流电转换为交流电的过程。 无源逆变——把直流电逆变为某一频率的交流电供给负载； 有源逆变——把直流电逆变为交流电反送到电网(或交流源)。
主要应用
各种直流电源的能源使用，如蓄电池、干电池、太阳能电池 等；
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-VSTI
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4.1 逆变电路的基本原理
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4.3 单相逆变器控制技术
回路电压方程
e(t)

Hale Waihona Puke n(t)L
di dt

uo (t)
控制目标
uo Usin ωt
+
n(t)
+
e(t)
逆变器调制波 e(t) (U ΔU)sinωt + Δθ
Li
io
ic
CZ
uo
改变开关切换周期，可改变 输出交流电频率；
电阻负载时，负载电流io和uo 的波形相同，相位也相同；
a) uo
阻感负载时，io相位滞后于uo，
io
波形也不同。
t1 t2
t
b)
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4.1 逆变电路的基本原理
逆变电路的分类
直流侧是电压源
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4.1 逆变电路的基本原理
两桥臂结构逆变电路工作原理
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负载电压uo为正 直流电
交流电
负载电压uo为负
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4.1 逆变电路的基本原理
两桥臂结构逆变电路工作原理
同一桥臂的两个开关管不能 同时导通；
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4.3 单相逆变器控制技术
等效电路
L
Sap
Sbp
i
a
UD
u
b
San
Sbn
电力变换中控制技 术的作用？
iC
io
C
Z uo
+
n(t)
+
e(t)
Li
io
ic
CZ
uo
uo (t) 为输出电压， i 为输出电流， e(t) 为逆变桥输出电压的调制波分量， n(t) 为逆变桥输出电压的谐波分量，
主要由PWM调制过程产生。
电压型逆变电路的特点
直流侧为电压源或并联 大电容，直流侧电压基 本无脉动；
输出电压为矩形波，输 出电流因负载阻抗不同 而不同；
为了给交流侧向直流侧 反馈的无功能量提供通 道，逆变桥各臂并联反 馈二极管；
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4.2 单相逆变电路结构和工作原理
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u
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t2
t4
t5 t6
t
ON V1 V2 V1 V2
VD1 VD2
VD 1 b)
VD2 10
4.2 单相逆变电路结构和工作原理
全桥逆变电路结构
四个开关管和四个续流二 极管构成两个桥臂，可看 成两个半桥电路的组合；
O
t
V3、V4的栅极信号分别比V2、
V2
O
V1的前移180－ ；
V3
t
O
输出电压是正负各为宽度的脉 V4
t
冲；
改变就可调节输出电压。
O
t
u0 i0 O
io
uo t3
t1 t2
t
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4.2 单相逆变电路结构和工作原理
推挽电路工作原理
半桥逆变电路工作原理
V1和V2栅极信号在一周期内各半周正 偏、半周反偏，两者互补，输出电压 uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2 ；
V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧 向负载提供能量；
VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中 贮能向直流侧反馈；
VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着 使负载电流连续的作用，又称续流二 极管。
交替驱动两个IGBT，经变压器耦合 给负载加上矩形波交流电压；
两个二极管的作用也是提供无功能 量的反馈通道；
变压器匝比为1:1时，uo和io波形及 幅值与全桥逆变电路完全相同。
与半桥和全桥电路的比较：
比全桥电路少用一半开关器件；
比半桥电路电压利用率高；
器件承受的电压为2Ud，比No全rthe桥aste电rn U路niv高ersit一y, C倍HIN；A
交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力 电子装置的核心部分。
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4.1 逆变电路的基本原理
典型逆变电路
由S1~S4构成桥式电路； S1、S2构成一个桥臂， S3、S4
构成另一个桥臂，形成两桥臂 结构； 具有降压特性。
现代电力电子及变流技术
第四章 逆变器工作原理和控制技术
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第四章 逆变器工作原理和控制技术
4.1 逆变电路的基本原理 4.2 单相逆变电路结构和工作原理 4.3 单相逆变器控制技术 4.4 三相逆变电路结构和工作原理 4.5 四桥臂逆变电路结构和工作原理 4.6 四桥臂逆变器3DSVPWM
其中 U * 为控制目标幅值，ΔU * 为幅值控制量，Δ 为相位控制量。
逆变电压
e(t) n(t) (U ΔU)sin ωt + Δθ+nt
LC滤波器滤除谐波
逆变器的输出电压 uo(t) U sinωt +θ
半桥逆变电路结构
电路简单，使用器件少； 输出交流电压幅值为Ud/2，
且直流侧需两电容器串联， 要控制两者电压均衡。
应用
用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合。
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4.2 单相逆变电路结构和工作原理
输出电压合电流波形与半 桥电路形状相同，幅值高 出一倍；
应用：单相逆变中应用广泛
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4.2 单相逆变电路结构和工作原理
全桥逆变电路工作原理
同一桥臂两个开关器件不能同 时导通；
V3的基极信号与V1相差（0＜
＜180 ） ；
V1