有源逆变原理介绍
6单相有源逆变的工作原理
6单相有源逆变的工作原理单相有源逆变器是将直流电能转换为交流电能的装置。
其工作原理是通过对输入的直流电源进行两级开关变换，使电源转换为高频交流电源，再通过滤波器将高频交流电源滤波成纯正弦波交流电。
单相有源逆变器主要由输入滤波电路、变换电路和输出滤波电路三部分组成。
1.输入滤波电路：输入滤波电路将直流电源输入电压进行滤波，消除直流电源输入电压中的杂散频率以及高次谐波，以保证逆变器的工作稳定性。
2.变换电路：变换电路是实现直流电能向交流电能转换的关键部件。
该电路包括变换器和逆变器两个部分。
变流器：变流器将直流电源的电能转换为高频交流电能。
变换器主要由三个部分组成：整流器、升压变换器和无级变压器。
首先，整流器将直流电源电能进行整流，转换为脉动电压。
然后，升压变换器将整流器输出的脉动电压转换为高频脉宽调制（PWM）电压。
最后，无级变压器将变换器输出的高频PWM电压转换为交流电。
逆变器：逆变器将高频交流电能转换为纯正弦波的交流电。
逆变器主要由电压型逆变器和电流型逆变器两种方式实现。
电压型逆变器通过交流电源的电压控制和调制，将高频交流电转换为所需输出电压的纯正弦波交流电。
电流型逆变器通过交流电源的电流控制和调制，将高频交流电转换为所需输出电流的纯正弦波交流电。
逆变器的关键部分是功率开关器件，通过对开关器件的控制和调制，实现高频交流电的转换。
3.输出滤波电路：输出滤波电路主要目的是对逆变器输出纯正弦波交流电进行滤波，消除高频脉宽调制的谐波干扰，以保证输出电压的平稳性和纯正性。
单相有源逆变器的控制方式有两种：电压控制和电流控制。
电压控制方式是通过对逆变电路的电压进行控制和调制，实现对输出电压的调节和稳定。
一般采用闭环控制，通过反馈电压信号，与参考信号进行比较，通过调整开关器件的通断状态，实现对输出电压的控制和调节。
电流控制方式是通过对逆变电路的电流进行控制和调制，实现对输出电流的调节和稳定。
一般采用开环控制，根据负载需求和逆变器性能特点，设定逆变器输出电流的参考值，通过调整开关器件的通断状态，实现对输出电流的控制和调节。
有源逆变知识点总结
有源逆变知识点总结有源逆变器技术的基本原理是利用功率半导体器件（如MOSFET、IGBT等）来实现对直流电能输入端的调制和变换，最终输出交流电能。
有源逆变器主要包括控制电路、逆变电路和滤波电路三部分。
控制电路是有源逆变器的核心部分，它通过对功率半导体器件进行精确的控制，实现对输入直流电压的调节和对输出交流电压的稳定。
控制电路一般采用现代控制理论和数字信号处理技术，能够实现高精度的电压和频率调节，提高了逆变器的输出质量和稳定性。
逆变电路是有源逆变器的主要工作部分，它通过功率半导体器件的开关动作，将输入的直流电压转换为高质量的交流电压输出。
逆变电路的设计和参数选择直接影响了逆变器的性能和效率，因此需要严格的计算和分析。
滤波电路是为了减小逆变器输出端的谐波和杂散干扰，提高输出电压波形质量和稳定性而设置的。
滤波电路通常包括谐波滤波器和EMI滤波器两部分，能够有效抑制逆变器输出端的谐波和电磁干扰，保证了逆变器的正常工作和输出质量。
有源逆变器技术的发展主要体现在以下几个方面：1、功率密度的提高。
随着功率半导体器件技术的不断发展，有源逆变器的功率密度和效率得到了大幅提升。
现在的有源逆变器可以实现更小体积和更大输出功率，具有更高的性能和可靠性。
2、输出电压波形的改善。
传统的逆变器输出电压波形存在谐波和杂散干扰等问题，而有源逆变器通过控制电路和滤波电路的优化设计，可以实现更为纯净的输出电压波形，提高了电能的利用效率和稳定性。
3、多级结构的应用。
多级逆变器能够有效降低逆变器输出端的谐波和增加输出电压的调节范围，因此在大功率逆变器和高性能逆变器领域得到了广泛的应用。
有源逆变器通过多级结构的设计和控制，能够实现更高的工作频率和更大的功率范围。
4、智能化和数字化控制。
有源逆变器采用了现代控制理论和数字信号处理技术，能够实现更高精度的电压和频率调节，提高了系统的响应速度和稳定性。
同时，智能化控制技术也使得有源逆变器具有了更多的功能和应用场景，为电力电子领域的发展带来了新的机遇。
有源逆变的原理及应用
有源逆变的原理及应用有源逆变是指通过主动器件，如晶体管、MOSFET等，控制输入电源的直流电压，将其转换为输出电压频率和形状不同于输入电源的交流电信号的一种电路实现方式。
有源逆变的原理主要包括以下几个方面：1. 开关控制：有源逆变的核心是通过开关控制器件的导通和截止来实现输入电压的切换。
根据不同的信号控制方式，有源逆变可以分为脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）两种。
2. 能量存储与转移：在有源逆变中，主动器件通过周期性的开关动作，将电能从输入电源转移到输出负载上。
为了保持输出电压的稳定性，通常需要添加电感、电容等被动元件，实现能量的存储和转移。
3. 控制电路：有源逆变还需要一个控制电路，用于检测输出电压的波形和幅值，并根据需要调整开关器件的导通和截止时间。
通过反馈控制，可以实现输出电压的稳定性和精确性。
有源逆变的应用非常广泛，主要体现在以下几个方面：1. 高频电源：由于有源逆变可以将输入直流电源转换为高频交流电信号，因此在高频电源方面具有广泛的应用。
如通信设备、电子设备等需要高频电源供电时，可以使用有源逆变来实现。
2. 电力传输：有源逆变可以将直流电源转换为交流电源，使得电能可以通过交流形式进行传输，从而实现远距离传输。
在高压直流输电、电力电子变压器等领域，有源逆变发挥着重要的作用。
3. 可再生能源利用：有源逆变也是实现可再生能源（如太阳能、风能等）利用的重要技术。
通过将可再生能源转换为交流电源，可以供给家庭、工业和商业用电，实现能源的可持续利用。
4. 电动汽车：有源逆变在电动汽车领域的应用越来越广泛。
电动汽车的驱动电机需要交流电源进行驱动，而电动汽车的电池输出的是直流电。
有源逆变可以将电池输出的直流电转换为交流电，使得驱动电机可以工作。
5. 变频调速：在工业控制领域，有源逆变广泛应用于电机的变频调速系统中。
通过调整有源逆变输出的交流电频率和电压，可以实现电机的调速，从而满足不同工况下的需求。
有源逆变的原理及应用
有源逆变的原理及应用1. 什么是有源逆变有源逆变是一种通过电子器件将直流电转换为交流电的技术。
在有源逆变中，一个电子器件通过控制电子元件的开关状态，改变直流电的电压和频率，从而将直流电转换为交流电。
2. 有源逆变的原理有源逆变的原理是基于电子器件的开关特性。
通过控制开关元件的通断状态，可以改变电路中的电流方向和大小，从而产生交流电。
有源逆变的核心原理是将直流电通过开关元件进行周期性的切换，达到产生交流电的效果。
3. 有源逆变的应用有源逆变技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是有源逆变的几个常见应用：3.1 变频驱动有源逆变技术在变频驱动中得到了广泛应用。
通过控制有源逆变器的开关状态，可以改变交流电的频率，从而实现对电机转速的调控。
这种应用在工业领域中的电动机控制中非常常见，可以实现对电动机的精确控制。
3.2 可逆能量转换有源逆变技术还可用于可逆能量转换。
通过逆变器将直流电转换为交流电，可以实现能量的双向转换。
这种应用在再生能源领域中尤为重要，可以将太阳能或风能等可再生能源转换为交流电，并将其注入电网。
3.3 电力传输有源逆变技术在远距离电力传输中也有应用。
通过逆变器将直流电转换为交流电，并通过高压输电线路进行传输，可以减少能量损耗。
这种应用在长距离输电中尤为重要，可以提高输电效率，降低能源浪费。
3.4 电力质量改善由于逆变器可以调整交流电的电压和频率，因此有源逆变技术也可以用于电力质量的改善。
通过逆变器控制电压和频率的波形，可以消除电网中的谐波和电压波动，提高电力质量。
3.5 绿色能源应用有源逆变技术在绿色能源应用中具有重要意义。
通过逆变器将太阳能和风能等可再生能源转换为交流电，并注入电网，可以降低对传统能源的依赖，减少环境污染，推动可持续发展。
4. 总结有源逆变技术通过电子器件的开关特性，可以将直流电转换为交流电。
这种技术具有广泛的应用，包括变频驱动、可逆能量转换、电力传输、电力质量改善和绿色能源应用等。
有源逆变和无源逆变的原理
有源逆变和无源逆变的原理有源逆变和无源逆变是指电力电子技术中用于将直流电转换为交流电的两种不同的转换方式。
它们在电力变频调速、电力变换与控制等领域有着广泛的应用。
有源逆变是指通过外部能源来驱动逆变器，将直流电源的电能转变为交流电源的电能。
常用的有源逆变器包括晶闸管逆变器、继电器逆变器和三相桥臂逆变器等。
其工作原理基本上都是利用键控开关元件去控制电源电压的极性和大小，从而实现直流电到交流电的转换。
晶闸管逆变器是最早应用于有源逆变的一种方式。
它的原理是通过控制晶闸管的导通和关断状态来改变整流电源的电压和频率，从而实现逆变输出。
当直流电压施加在晶闸管上时，只有当控制端加上一个脉冲触发信号时，晶闸管才会导通；否则，晶闸管则会保持关断状态。
通过这样的方式，可以控制直流电源电压的正负极性和大小，实现逆变输出。
继电器逆变器则是通过控制继电器的开关状态来实现逆变功能。
当控制电流施加在继电器的线圈上时，继电器的触点就会改变状态，从而控制输出电源的电流方向和大小，实现逆变输出。
三相桥臂逆变器是目前应用最广泛的有源逆变器。
它通过将直流侧电压切割成一组宽度不同的脉冲，然后经过高频变压器的变换，将脉冲信号转换成交流输出。
其中，控制信号可以分为宽度调制信号和频率调制信号，通过对宽度和频率的调节，可以实现无线电发射的功率调制。
而无源逆变是指通过相互感应的方式将直流电能转换为交流电能。
常用的无源逆变器包括机械式逆变器、铁芯密度调变逆变器等。
它们主要利用电感和电容的相互感应特性，通过电路组合和控制方式的变化，来实现直流到交流的转换。
机械式逆变器是早期发展起来的一种无源逆变器，它的原理是通过机械装置将直流电源的机械能转化为交流电源的电能。
机械式逆变器一般由电动机、机械传动装置和发电机组成。
当电动机运行时，通过机械传动装置将直流电源的机械能转化为旋转的机械能，然后经由发电机将这种机械能转化为交流电能输出。
铁芯密度调变逆变器是一种利用铁芯磁能的不对称性来实现直流电到交流电的转换的无源逆变器。
有源逆变
1、逆变失败
（1）触发脉冲丢失引起的 逆变失败
（2）逆变电路工作时逆 变角太小引起失败与逆变角的限制
（1）逆变失败的原因： 晶闸管损坏、触发脉冲丢失、 1 快速熔断器烧坏 逆变电路工作时，逆变角太小 2 （2）最小逆变角的确定 0~250） 换相重叠角γ（ 15 1 2 晶闸管关断时间所对应的电度角δ0 安全余量角θa(100左右) 3 所以βmin≥ γ+δ0+θa≈300~350 4
1、无源逆变电路：将直流电能变为交流能输出 至负载。感应加热、电火花加工、列车照明高频电 子镇流器等,主要用于变频电路
2、有源逆变电路：将直流电能变为交流电能输出
给交流电网。直流电动机可逆调速、绕线转子感应 电动机的串级调速、高压直流输电 3、有源逆变器：完成有源逆变的装置称为有源 逆变器。
一、单相桥式可控整流反电动势负载电路 u
id
d
VT1
VT2
E M E
Ud
E
0
u2
Rd VT4 VT3 Rd
ug
id Id id Ld uL
E M
0
α 1.3 θ
2.4
ω t 1.3
ωt
Ud 1 ud uL
ud
E
0
VT1
VT2
u2
ud
VT3
Ud 1
Rd
ug
id
α θ
1.3 2.4
ωt
1.3
VT4
0
ωt
３－１ 有源逆变的工作原理
一、有源逆变的工作原理
１、重物提升，变流器 工作于整流状态
2、重物下放，变流器 工作于逆变状态
结论：有源逆变的条件
（1）外部条件：一定要有直流电源E，其极性必须与晶 闸管的导通（直流电流）方向一致，其值应稍大于变流器 直流侧的平均电压Ud。 （2）内部条件：变流器必须工作在α＞2 的区域内，使 Ud ＜ 0 。
有源逆变概念及工作原理
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概述
• 什么是逆变？为什么要逆变？
➢ 逆变（invertion）——把直流电转变成交流电，整流的逆过程。
❖ 实例：电力机车再生制动行驶，机车的动能转变为电能，反送到交流电网 中去。
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2. 电源间能量的变换关系
综上所述， 可得出以下结论：
(1) 两电源同极性相连，电流总是从高电势流向低电势电源， 其 电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。如果回路电 阻很小，则很小的电势差也足以形成较大的电流，两电源之间发生 较大能量的交换。
(2) 电流从电源的正极流出，该电源输出电能；而电流从电源的正 极流入，该电源吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电 流的乘积来决定，若电势或者电流方向改变，则电能的传送方向也 随之改变。
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1. 整流与逆变的关系
相对于整流而言，逆变是它的逆过程，一般习惯于称整流 为顺变，则逆变的含义就十分明显了。下面的有关分析将会说 明，整流装置在满足一定条件下可以作为逆变装置应用。即同 一套电路， 既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态， 这样的电路统称为变流装置。
变流装置如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上， 电网成为负载，在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到 电网中去，这样的逆变称为“有源逆变”。如果逆变状态下的 变流装置，其交流侧接至交流负载，在运行中将直流电能变换 为某一频率或可调频率的交流电能供给负载，这样的逆变则称 为“无源逆变”或变频电路。
➢ 逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。
❖ 有源逆变电路——交流侧和电网连结。
－ 应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高
请叙有源逆变的工作原理
请叙有源逆变的工作原理有源逆变是一种将直流电源转换成交流电源的电力转换器。
其主要原理是利用开关管的开关控制，通过轮流开关，将直流电源中的电流方向及时间周期进行变换，从而实现电流方向和频率的转变。
有源逆变器是以二极管、开关管和电容等元件组成的电路，主要包括输入端、输出端和控制端。
有源逆变器是通过控制开关管的导通与截止，使平均电压或平均电流从正弦变为方波、矩形波或锯齿波，实现直流电压转换为交流电压的装置。
其工作过程可以分为两个阶段：整流阶段和逆变阶段。
整流阶段：在整流阶段，通过开关管的控制，将输入的直流电压经过整流电路变为脉冲电压，在控制电路的作用下，将脉冲电压转换成高低电平。
具体流程如下：1. 开关管导通状态：当开关管导通时，输入直流电压通过开关管，经过输出端流出。
2. 开关管截止状态：当开关管截止时，输入直流电压无法通过开关管，此时电感上积累的电能释放，给输出电容充放电、供电。
逆变阶段：在逆变阶段，通过开关管的控制，将整流后的电压通过逆变电路，将高低电平转换为交流电压。
具体流程如下：1. 开关管导通状态：当开关管导通时，输入脉冲电压经过输出电感和电容，得到一个较为平稳的直流电压。
2. 开关管截止状态：当开关管截止时，较为平稳的直流电压反映在输出端。
有源逆变器在工作过程中，通过不断切换开关管的导通和截止状态，可以使输出电压在一定时间周期内随着开关管的状态转换而变化，从而输出交流电压。
控制开关管的开关频率和占空比，可以调节输出交流电压的频率和幅值。
有源逆变器的优点包括输出电压纹波低、输出电压调节范围广、工作效率高等，广泛应用于电力电子技术领域。
它在电力系统中的应用非常广泛，可以将直流电源用于交流负载的供电，提供稳定的交流电压和电流。
然而，有源逆变器也存在一些缺点，如输出电压波形略为失真、输出功率因数等不足。
同时，由于开关管的工作过程中可能产生较大的开关损耗和电磁干扰，需要在设计和使用过程中加以考虑和解决。
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不变！
三相桥式电路的工作模态分析
❖ 设晶闸管T+c和T-b已经导通 ❖ 当β＝π/3时，ωt1时刻触发晶闸管T+a ❖ 此时a相电压高于c相，T+a导通 ❖ T+c承受反压而关断，直流侧输出uab
三相桥式电路的工作模态分析
❖ 在ωt1时刻后，直流侧输出uab小于 零
中间状态
❖ 二.中间状态(α=90º) ❖ Ud=0, ED=0，n=0, id=0(R=0理想
状态) ❖ 电机停转。 ❖ 实际上电感有损耗，故此时id ud均
间断，Ud, ED很小。故电机处于缓
慢爬行状态。
逆变状态
❖ 三.逆变工作状态(90º<α<180º) ❖ Ud<0, 若ED>0，则处于短路状态。 ❖ 要实现逆变工作应满足： ❖ 1。Ud<0(即90º<α<180º)—内部条
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转：两个电源间的电能流转： ❖ 1. E1>E>E2 ： ❖ 电源电源E1发出功率E2接受的功率 ❖ E1发出功率:P1=E1i ❖ E2接受的功率: P2=E2i
❖ 电阻消耗的功率: pr (E1 E2 )I I 2R
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转： ❖ 2. 两电源极性均反向，且E2>E1电流方向不变, 但
整流电路对触发电路的要求
❖ •对于整流状态，一套触发脉冲电路可以同时供给多个晶闸管 ❖ •如ωt1时，应从a相换相到b相，此时b相电压高，可以保证顺利换相。 ❖ •现在a相、c相电压均低，与之相联的晶闸管虽被供给触发脉冲，但不会
导通。
逆变电路对触发电路的要求
❖ • 对于逆变工作状态，则只能依次触发晶闸管Ta, Tb, Tc ❖ • 如ωt2 时，由a相换流到b相，此时只能触发Tb ❖ •因为现在Ub=Uc ，再要像整流状态那样将触发脉冲同时供给三个晶闸
件 ❖ 2。ED>Ud，同时Ed反极性-----外部
条件。
逆变工作模态分析
❖ α=150º为例分析波形及工作过程。设稳 态时已存在ED
❖ ωt1: 触发Ta导通，ud=ua ❖ L储能（id增大） ❖ ωt2后ED<ud(ua), ❖ L释放能量（id减小） ❖ ωt3: 触发Tb导通，ud=ub
❖ 全逆变时晶闸管也在自然换相点换相，此时 输出负压最大，然后向左，即以与控制角α计 量相反的方向计量逆变角β大小。
❖ α在π/2 ~ π之间变化，对应β在π/2 ~ 0 之间 变化
四. SCR的电压波形
六. 对触发电路的要求
❖ • 以α＝60º的整流触发与β＝60º的逆变触发 为例
❖ • 不同的工作状态对触发脉冲电路的不同要求。
第三章 有源逆 变
逆变的概念
❖ 将直流电转换成交流电，这种对应于整流的 逆向过程，称逆变
❖ 有源逆变则指的是将直流电转换成交流电后， 再将它反送回交流电网。
❖ 有源逆变应用广泛，它是研究直流可逆调速 系统的基础，电力机车：电动机状态（正常 运行），发电机状态（制动，下坡）
第一节 电流的流转
❖ 两个直流电源和相连的电路
第二节三相半波逆变电路
❖ 三相半波为例：忽略漏 感，假设平波电抗器足 够大。
❖ 直流电机看作一理想电 压源，其电枢电阻和电 感分别归算到主回路的 R和L中
整流状态
❖ 一.整流工作状态(0<α<90º) ❖ Ud>0, Ud>ED, ❖ Id=(Ud-ED)/R ❖ 电机吸收功率，电动机运行。 ❖ 整流电路输出电能 ❖ α 增大Ud减小转速下降。
逆变工作小结
❖ 对于不可能有负压输出的电路,不可能实现有 源逆变。
❖ 如:桥式半控电路， 有续流二极管的电路。 ❖ Ud = Ud0 cos α， ❖ Ud0=0.9U2（单相桥） ❖ Ud0=1.17U2(三相半波, ❖ Ud0=2.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4U2( 三相桥式)
逆变角概念
❖ 逆变角：为了分析和计算方便，通常把逆变 工作时的控制角用β表示，称“逆变角”。－ 规定β＝π－α
❖ • 电流id从Ed正极流出经晶闸管T-b 流入b相，再由a
逆变工作输出电压
❖ 三相半波电路，如电感L足够大而使电流id波 ❖ 形连续，则每个晶闸管导电120º，故从输出
电压Ud波形不难求出直流输出电压：
逆变工作输出电压
❖ 是一条余弦曲线，波 形同整流
❖ 对于其它形式电路， 它们的输出电压与控 制角关系是一致的
❖ 只是具体的Udo与 U2的比值不一致
逆变工作输出电流
功率反送：电源E2发出功率,E1接受的功率，电阻 消耗功率。 ❖ 电源E1接受的功率为P1=E1i ❖ 电源E2发出的功率为P1=E1i ❖ 电阻消耗的功率 Pr (E2 E1)I I 2R
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转： ❖ 3. 两个电源反极性相连情况：
两个电源均输出功率,电阻消耗功率 电源都输出功率：P2=E2I;P1=E1i 电阻上消耗功率: Pr (E2 E1)I I 2R
管是不行的
第三节三相桥式逆变电路
❖ 逆变工作的内部条件和外部条件 ❖ 三相桥式整流电路，如果工作时满足实现有
源逆变的两个条件，就成为三相桥式逆变电 路
三相桥式电路的工作方式
❖ 对于整流电路 ❖ 晶闸管必须成对导通 ❖ 每个晶闸管导通120º ❖ 每隔60º电路换流一次 ❖ 导通顺序：T+a→ T-c →
结论
❖ 1．两个电源同极性相连，电流总是从电势高的电 源流向电势低的电源。电流大小决定于两电势之差 和回路电阻。如果回路电阻很小，虽然两电势之差 不大．也可产生足够大的电流，使两电源间交换很 大的功率。
❖ 2．电流从电源正极性端流出者为发出功串，从正 极性端流人者为吸收功率。
❖ 3．两电源反极性相连时则形成短路，工作中应严 防发生。
❖ Ed决定于电机转速 ❖ Ud可调节控制角α改变其大小。 ❖ 为了防止过大电流，可以调节α ❖ 通过控制来控制电流大小Ud 。
逆变工作小结
❖ L足够大时， 每个SCR导通 120º
❖ Ud =1.17U2cos α ❖ Id=(ED-Ud)/R， ❖ 控制α角可以调节Id大小 ❖ 极性改变方法： ❖ 1.改变转速方向 ❖ 2.改变Ij方向