pel5逆变电路

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5.1.2 换流方式分类
2) 电网换流
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。
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5.1.2 换流方式分类
3) 负载换流
由负载提供换流电压的换流方式。 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。 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。
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第5章 逆变电路 • 引言
逆变的概念 逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。
交流侧接电网，为有源逆变。
交流侧接负载，为无源逆变。 逆变与变频
本章讲述无源逆变
变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。
交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成， 后一部分就是逆变。
图5-8 带中心抽头变压器的逆变电路
Ud和负载参数相同，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。 与全桥电路的比较：
比全桥电路少用一半开关器件。 器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高 一倍。 必须有一个变压器 。
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5.2.2 三相电压型逆变电路
(5-7)
一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。 桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流id的波形，id每60°脉动一次，直 流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉 动的，电压型逆变电路的一个特点。
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，应 采取“先断后通”
数量分析见教材。
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u UV u UN' u VN' u VW u VN' u WN' u WU u WN' u UN'
d
t
U d 6
e)
O O
2 U 3
d
t
U d 3
t
iU g) i h) O
d
t
O
图5-10电压型三相桥式逆 变电路的工作波形
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t
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5.2.2 三相电压型逆变电路
电力电子技术 Power Electronics
华北电力大学 电气与电子工程学院 刘晋
第5章 逆变电路
引言 5.1 换流方式 5.2 电压型逆变电路 5.3 电流型逆变电路 5.4 多重逆变电路和多电平逆变电路 本章小节
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第5章 逆变电路
什么是逆变？ 什么是有源逆变？实现的条件是什么？ 什么是无源逆变？
uo io O i O i O uVT O
uo a)
iVT iVT
1
io
?t
4
iVT
2
iVT
3
?t ?t ?t
t1
uVT
uVT b)
1
4
图5-2 负载换流 电路及其工作波形
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5.1.2 换流方式分类
4)强迫换流（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。 分类
1）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。
负载中点和电源中点间电压
u NN'
负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是 1 u NN' (u UN' u VN' u WN' ) 3 负载已知时，可由uUN波形求出iU波形。
1 1 (u UN' u VN' u WN' ) (u UN u VN u WN ) (5-6) 3 3
图5-7 单相全桥逆变 电路的移相调压方式
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O a)
t
t
?
t t
io t 1 t2 t3 uo t
b)
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5.2.1 单相电压型逆变电路
3）带中心抽头变压器的逆变电路 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。
2) 全桥逆变电路
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，幅值高出一倍。 Um=Ud。 –改变输出交流电压的有效值只 能通过改变直流电压Ud来实现。
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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。 u 两对桥臂交替导通180°。 O 输出电压和电流波形与半桥电 u 路形状相同，幅值高出一倍。 O u 改变输出交流电压的有效值只 O u 能通过改变直流电压Ud来实现。 O
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-CSTI
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5.2 电压型逆变电路
2）电压型逆变电路的特点
(1)直流侧为电压源或并 联大电容，直流侧电压基 本无脉动。 (2)输出电压为矩形波， 输出电流因负载阻抗不同 而不同。
本章换流及换流方式问题最为全面集中,因此安排在 本章集中讲述。
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5.1.2 换流方式分类
1) 器件换流 2) 电网换流 3) 负载换流 4) 强迫换流
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5.1.2 换流方式分类
1) 器件换流
利用全控型器件的自关断能力进行换流。 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。
以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理
S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅 助电路组成。
uo
Ud S1 io 负载 S3 uo S 4 io t1 t2 t
S2 a)
b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
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5.1.1 逆变电路的基本工作原理
直流电 交流电
S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。
主要应用 各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 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都是逆变电路。
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5.1 换流方式
5.1.1 逆变电路的基本工作原理 5.1.2 换流方式分类
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5.1.1 逆变电路的基本工作原理
u
c) u d) u u f)
WN'
O
UV
U O
NN' UN
d
t
U d 6
e)
O O
2 U 3
d
t
U d 3
t
iU g) i h) O
d
每次换流都是在同一 相上下两臂之间进行， 也称为纵向换流。
t
O
图5-10电压型三相桥式逆 变电路的工作波形
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t
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5.2.2 三相电压型逆变电路
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5.1.2 换流方式分类
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过 程，也称为换相。
开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 关断： 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。
S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。
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5.1.1 逆变电路的基本工作原理
逆变电路最基本的工作 原理 —— 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uo的波形相同，相位也 相同。
阻感负载时，io相位滞后 于uo，波形也不同。
先使晶闸管电流减为零， 然后通过反并联二极管使其 加上反向电压Байду номын сангаас 也叫电流换流。
图5-4 电感耦合式 强迫换流原理图
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图5-3直接耦合式 强迫换流原理图
5.1.2 换流方式分类
换流方式总结：
器件换流——适用于全控型器件。 其余三种方式——针对晶闸管。
器件换流和强迫换流——属于自换流。
1、2、3、2、3、4、3、4、5、4、5、6、5、6、1、6、 1、2、 每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称 为纵向换流。
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