E第5章逆变电路
逆变电路原理图
逆变电路原理图逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电路。
它通常由开关管和电感、电容等元件组成，可以实现直流电源向各种负载输出交流电。
逆变电路在各种电子设备中都有广泛的应用，例如逆变电源、UPS电源等。
在本文中，我们将介绍逆变电路的原理图及其工作原理。
逆变电路的原理图通常由输入端、输出端、开关管、电感、电容等元件组成。
其中，输入端接收直流电源，经过开关管的控制，通过电感和电容等元件实现直流电到交流电的转换，最终输出到负载中。
开关管的工作状态由控制电路来控制，它可以周期性地打开和关闭，从而实现对直流电的切割和转换。
电感和电容则起到了滤波和平滑输出波形的作用。
逆变电路的工作原理是基于开关管的工作状态来实现的。
当开关管处于导通状态时，直流电源通过电感储能，同时电容器充电，此时负载得到电源供电。
当开关管处于断开状态时，电感释放能量，电容器放电，此时负载得到的是电感和电容器放电的能量。
通过不断地切换开关管的工作状态，可以实现直流电到交流电的转换。
在逆变电路中，开关管的工作状态由控制电路来控制。
控制电路通常由PWM控制器、驱动电路、反馈电路等组成。
PWM控制器可以根据输入信号的大小和频率来生成相应的脉冲信号，驱动电路则将脉冲信号传递给开关管，控制其导通和断开。
反馈电路则可以监测输出端的电压和电流，将其反馈给PWM控制器，实现对输出波形的调节和稳定。
逆变电路的原理图和工作原理对于电子工程师来说是非常重要的。
通过深入理解逆变电路的原理图和工作原理，可以更好地设计和调试逆变电路，提高电路的效率和稳定性。
同时，对于工程师来说，熟练掌握逆变电路的原理图和工作原理也是必不可少的技能。
总之，逆变电路是一种非常重要的电子电路，在各种电子设备中都有着广泛的应用。
通过深入理解逆变电路的原理图和工作原理，可以更好地应用和设计逆变电路，提高电路的效率和稳定性。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
逆变电路的构成
逆变电路的构成逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电路。
它由直流电源、开关元件和滤波电路组成。
逆变电路在工业生产、能源转换等领域得到广泛应用。
我们来了解一下逆变电路的基本构成。
逆变电路的核心是开关元件，常见的开关元件有晶体管和功率MOS管。
开关元件的作用是控制电流的通断，从而实现直流电到交流电的转换。
在逆变电路中，开关元件的开启和关闭是周期性进行的，这样可以产生交流电。
逆变电路还需要一个滤波电路来平滑输出的交流电。
滤波电路由电容和电感组成，它们的作用是滤除交流电中的高频噪声，使输出电流更加稳定。
滤波电路的设计需要根据具体的应用需求进行，以确保输出电流的质量。
在逆变电路中，直流电源提供了电流的稳定来源。
直流电源可以是电池、电容器或其他直流电源装置。
直流电源的电压和电流决定了逆变电路的输出特性，因此在设计逆变电路时需要充分考虑直流电源的参数。
逆变电路的工作原理是通过开关元件的周期性开关来改变电流的方向和大小。
当开关元件导通时，电流从直流电源流向负载；当开关元件断开时，电流从负载流向直流电源。
通过不断地开关和断开，逆变电路可以产生交流电。
逆变电路有很多应用场景。
在工业生产中，逆变电路可以将直流电转换为交流电，供给各种设备和机械使用。
在能源转换中，逆变电路可以将太阳能、风能等可再生能源转换为交流电，以供电网使用。
逆变电路还可以用于电动车辆的驱动系统、太阳能发电系统等领域。
总结起来，逆变电路通过开关元件和滤波电路将直流电转换为交流电。
它广泛应用于工业生产、能源转换等领域。
逆变电路的设计需要考虑直流电源的参数和滤波电路的特性，以确保输出电流的质量。
逆变电路的工作原理是通过开关元件的周期性开关来改变电流的方向和大小。
逆变电路的应用场景包括工业生产、能源转换、电动车辆等领域。
通过逆变电路的转换，我们可以更好地利用和管理电能资源，实现能源的可持续发展。
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。
电力电子技术最新版配套习题答案详解第5章
目录第1章电力电子器件 (1)第2章整流电路 (4)第3章直流斩波电路 (20)第4章交流电力控制电路和交交变频电路 (26)第5章逆变电路 (31)第6章PWM控制技术 (35)第7章软开关技术 (40)第8章组合变流电路 (42)第5章逆变电路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侧接电网，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．换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有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，直流侧是电压源的称为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压型逆变电路的主要特点是：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
电力电子技术课后答案6
第5章逆变电路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侧接电网，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．换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有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，直流侧是电压源的称为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压型逆变电路的主要特点是：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。
因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
电力电子填空题
第1章电力电子器件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_单极型器件_ 、_双极型器件_ 、_复合型器件_三类。
5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。
6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、_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__正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。
9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。
10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__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__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。
13.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__。
14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。
15.IGBT 的开启电压UGE〔th〕随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。
16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。
17.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。
第五章直流交流(DCAC)变换.
第五章直流一交流（DC—AC变换5.1 逆变电路概述5.1.1 晶闸管逆变电路的换流问题DC—AC变换原理可用图5-1所示单相逆变电路来说明，其中晶闸管元件VT1、VT4，VT2、VT3成对导通。
当VT、VT4导通时，直流电源E通过VT1、VE向负载送出电流，形成输出电压％左（+）、右（-），如图5-1 （a）所示。
当VT2、VT3导通时，设法将VT1、VT4关断，实现负载电流从VT1、VT4向VT a、VT3的转移，即换流。
换流完成后，由VT a、VT3向负载输出电流，形成左（-）、右（+）的输出电压％，如图5-1 （b）所示。
这两对晶闸管轮流切换导通，则负载上便可得到交流电压呦，如图5-1（c）波形所示。
控制两对晶闸管的切换导通频率就可调节输出交流频率，改变直流电压E的大小就可调节输出电压幅值。
输出电流的波形、相位则决定于交流负载的性质。
f；图5-1 DC —AC变换原理要使逆变电路稳定工作，必须解决导通晶闸管的关断问题，器件，在承受正向电压条件下只要门极施加正向触发脉冲即可导通。
作用，只有使阳极电流衰减至维持电流以下才能关断。
常用的晶闸管换流方法有：（1）电网换流（2）负载谐振式换流（3）强迫换流即换流问题。
晶闸管为半控但导通后门极失去控制5.1.2 逆变电路的类型逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件，它们与外电路间必然有能量的交换，这就是无功。
由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动，所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。
在交一直一交变频电路中，直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待，但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。
根据直流输入储能元件类型的不同，逆变电路可分为两种类型：1.电压源型逆变器电压源型逆变器是采用电容作储能元件，图电压源型逆变器有如下特点：1）直流输入侧并联大电容C用作无功功率缓冲环节（滤波环节），构成逆变器低阻抗的电源内阻特性（电压源特性），即输出电压确定，其波形接近矩形，电流波形与负载有关，接近正弦。
电力电子第五章 ACDC变换器(整流和有源逆变电路)
5.2 不控整流电路
• 利用电力二极管的单相导电性可以十分简单 地实现交流—直流电力变换。
• 由于二极管整流电路输出的直流电压与交流 输入电压的大小有关，不能通过电路本身控 制其数值，故称为不控整流电路。
5.2.1 单相不控整流电路
u1
u2 O ud
uVDO1 O
VD4
VD2
a)
VD3
R VD4
VD1
-
ud AC + VD2
b)
VD3 R ud
VD4
c)
a)单相桥式整流电路 b)交流输入正半周单相桥式整流电路工作图 c)交流输入负半周单相桥式整流电路工作图
5.2.1 单相不控整流电路
AC +
ud
VD3
VD2
VD2
b)
图5-2 单相全波整流电路
u2
R
c)
d)
u2
共阳极连接 VD4
2 t
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
VD1
VD3 VD1
u2 R
AC
+ -
R
-
AC +
R
t
u2
AC + -
ud
VACD1
+
ud
VD2
VD2
u2
VD2
VbD)3
u2
c)
d)
u2
R
VD2
u2 VD4
VD4
带续流二极管的单相 半波整流电路
b)
d)
u2
u2
t1
O
2
t1
t
O
2
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Load commutation
Condition: Load current is leading load voltage Application: capacitive load, synchronous motor
如图是基本的负载换流电路，4个桥臂均 由晶闸管组成。 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。 负载对基波的阻抗大(基波频率接近谐振 频率)而对谐波的阻抗小。所以uo接近正 弦波。 注意触发VT2、VT3的时刻t1必须在uo过 零前并留有足够的裕量，才能使换流顺 利完成。
A classification of inverters
– Square-wave inverters (are discussed in this chapter) – PWM inverters ( will be discussed in Chapter 6)
3-46
5.1 Commutation types
Hale Waihona Puke 2-46Applications of Inverters
Conversion of electric power from DC type energy sources to AC type load
– Battery – Photovoltaic cell (Solar cell) – Fuel cell
5.4 Multiple-inverter connections and multi-level
inverters(多重逆变电路和多电平逆变电路)
1-46
Chapter 5 DC to AC Converters( Inverters )
Definition: DC→AC——与整流相对应。
Ac side-electric network, is called as active 本章讲述无源逆变 inversion; Ac side-loads, is called as passive inversion.
Basic operation principle —改变两组开关切换频率，可
改变输出交流电频率。
电阻负载时，负载电流io和u o的 波形相同，相位也相同。 阻感负载时，i o相位滞后于u o， 波形也不同(如图)。
5-46
5.1 Commutation types
The concept of commutation: 电流从一个支路向另一个支路转移的过程。
Chapter 5 DC to AC Converters( Inverters )
Outline
5.1 Commutation mode(换流方式) 5.2 Voltage source inverters(电压型逆变电路) 5.3 Current source inverters(电流型逆变电路)
Turning-on：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 Turning-off： 全控型器件可通过门极关断。 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。 一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才 能关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。
6-46
4 types of commutation
Device commutation: Fully-controlled devices: GTO, IGBT, MOSFET(在采用IGBT 、电力 MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流) Line commutation
由电网提供换流电压的换流方式。 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门 极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。
For example: Phase-controlled rectifier, Phase-controlled AC controller
Load commutation
由负载提供换流电压的换流方式。 凡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。
Forced commutation
设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反向电流的换流方 式称为强迫换流。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流
As a key part of power electronics devices
– AC-DC-AC frequency converter (for AC motor drive) – AC-DC-AC constant-voltage constant-frequency converter (for uninterruptable power supplies) – AC-DC-AC Converters for induction heating – AC-DC-AC-DC switching power supplies
uo io O i O i O uVT O iVT iVT
1
uo a)
io
?t
4
iVT
2
iVT
3
?t ?t
t1
uVT
uVT
b)
1
4
8-46
?t
Forced commutation (capacitance commutation)
由换流电路内电容 直接提供换流电压
当晶闸管VT处于通态时，预先给电容充 电。当S合上，就可使VT被施加反压而 关断。也叫电压换流。
Inversion and frequency conversion
Frequency changing circuit：AC-AC and AC-DCAC. AC-DC-AC frequency converter is composed of AC-DC (Rectifier) and DC-AC (Inverter) .
Basic operation principle of inverters
S1~S4是桥式电路的4个臂，它由电力电 子器件及辅助电路组成，负载为阻感负载。
S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负
DC
AC
4-46
5.1 Commutation types