新第三章电力电子技术解读.ppt

电气工程概论 3.2 电力变换技术 假定在电流连续时，不计iL的脉动，则在S导通期间由电源输入到电感L的能量为 在S关断期间，电感释放至负载的能量为 根据能量平衡关系，可得 由于 ，故 ，即直流电压变换器可提供比电源电压更高的输出直流电压，所以称其为直流升压变换器。 电气工程概论 3.2 电力变换技术 十一、逆变电路 逆变电路是将直流电变成交流电的一种变流器电路。 前面我们叙述过有源逆变电路，其输出端必须同交流电网接在一起，从交流电网取得换流电压，从而完成直流到交流的转换。这种逆变器的输出电压大小和频率就是电网电压的大小和频率，不能任意改变，故称为有源逆变电路。 DC/AC逆变器其输出交流电与电网交流电无关，可以得到所需的任意频率和电压的交流电，可以单独给负载供电，故称其为无源逆变。 无源逆变器不再能从电网得到换流电压，通常需要通过附加的关断电容器或采用有自关断能力的半导体开关元件（例如GTO、GTR、IGBT等）来实现强迫换流。 电气工程概论 3.2 电力变换技术 无源逆变有着广阔的应用前景，近年来发展很快，大致分类如下。 电气工程概论 3.2 电力变换技术 根据元件的开关容量，目前主要采用由普通晶闸管、GTO、GTR和IGBT等几种元件组成的逆变电路，其功率容量依次递减。 根据输入端滤波器的形式，逆变电路又可分为电压型和电流型两大类。前者直流端并联有大电容，一方面可抑制直流电压的脉动，减少直流电源的内阻，使直流电源近似为恒压源，另一方面也为来自逆变器端的无功电流提供导通途径；后者在直流端串联有大电感，一方面抑制直流电流的脉动,使直流电源近似为恒流源，同时也承受来自逆变端的无功电压分量，维持电路间的电压平衡。 电气工程概论 3.2 电力变换技术 （一）电压型单相半桥逆变电路 单相半桥逆变器的主电路结构如图3－67（a）所示。 可控开关元件的控制电压ug1和ug2为180℃的方波，重复频率为f，并互差180℃电角度，如图3－67（b）所示。 如负载是纯电阻负载，则电流具有与电压相同的波形。如负载是电感性负载，则负载电流将按指数曲线规律交变,同时负载电流的变化将滞后于电压的变化。 在－个工作循环中，逆变电路存在两种电流换流。 1、臂内换流 臂内换流指电流在同一导电臂内元件间的转移。这种换流产生于电流过零时刻，电流的转移只涉及导电臂内元件的更迭，并不改变导电回路，物理过程简单,称自然换流。 2、臂间换流 臂间换流指电流在导电臂间转移。这时的换流称为强迫换流，即必须强迫使退出导通的元件中电流下降为零，并使之关断，而将负载电流转移到二极管VD中。 电气工程概论 3.2 电力变换技术 电气工程概论 3.2 电力变换技术 (二)电压型单相全桥逆变电路 单相半桥逆变电路的优点是使用元件数量少，缺点是电压增益低，需要有分压电容器。单相全桥逆变电路如图3－68（a）所示，它可以看成是两个半桥电路的组合。其优缺点与半桥电路相反。 图3－69（b）中表示出了全桥逆变电路可控开关元件控制电压的时序。将 u0 用傅里叶级数展开 其中，基波幅值 基波有效值 电压增益 电气工程概论 3.2 电力变换技术 电气工程概论 3.2 电力变换技术 如负载是纯电阻负载，则电流具有电压一样的波形。如逆变器给电感性负载供电，则电流将按指数规律交变，且滞后于逆变器的输出电压u0[见图3－68（b）]。逆变器输出功率的瞬时值为 与半桥电路一样，在电感性负载时，逆变器的工作循环中会出现两种不同的工作