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第四章 无源逆变电路 讲授教师：段志梅 联系方式：dzmmei@163.com 答疑时间：每周一晚7：00~9：00 答疑地点：任美福楼225 第四章 无源逆变电路 无源逆变电路 将直流电转变为频率、幅值固定或可变的交流电并直接供给负载。 变频电路 改变交流电频率的电路。分为交-交变频电路和交-直-交变频电路 交-直-交变频电路由交-直变换电路和直-交变换电路两部分组成，后一部分属于无源逆变电路，是交-直-交变频电路的核心。 应用 交流传动的变频调速 感应加热 功率超声应用 列车照明 脉冲电镀电源 高频直流焊机 高频电子镇流器 快速充电机 4.1 概述 4.1.1 逆变器的分类 按相数分： 单相逆变器：适用于小功率领域 三相逆变器：适用于中大功率领域 根据输入直流电源分： 电压型逆变器：输入电源为恒压源，即直流电源端有大容量滤波 电容器，在逆变过程中，直流侧电压基本不变。 电流型逆变器：输入电源为恒流源，即直流电源端有大容量滤波 电抗器，在逆变过程中，直流侧电流基本不变。 根据电路结构特点分： 半桥式、全桥式、推挽式。 4.1.1 逆变器的分类 根据使用器件的换流方式分： 负载谐振式换流逆变器：利用负载回路中电阻、电感和电容所形 成的谐振电路特性来保证电力开关器件的可靠关断，主要有并联谐振 式和串联谐振式换流方式逆变器。 强迫换流逆变器：采用专门的换流回路使半控型器件可靠换流。 全控开关器件换流逆变器：利用开关器件换流可以省去复杂的换 流电路，从而使电路简化，装置的体积小、重量轻。 逆变器的输出电压或电一般为方波或矩形波，只有经过PWM控 制，才能输出等效于正弦波的PWM脉冲波形。 4.1.2 换流方式 换流 电路从一个支路向另一个支路转移的过程。也称换相。当电流不 是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为 零，则称为熄灭。 换流方式 （1）器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流。IGBT、 MOSFET、GTO、GTR。 硬开关换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流 软开关换流：利用电容或电抗器造成电压或电流的谐振条件，在 电压或电流过零时关断器件，减少器件的开关换流。 （2）电网换流：由电网提供换流电压。不需要器件具有门极可关断能 力，只要对欲关断的元件施加一定时间的负极性电网电压即可。 相控整流电路和变频器中的交-交变频属于电网换流方式。 4.1.2 换流方式 （3）负载换流：由负载谐振提供换流电压。当负载电流的相位超前于 负载电压，即负载为容性负载时，可以实现半控器件的负载换流。 基本的负载换流逆变电路： 四个桥臂均由晶闸管组成； 负载为电阻电感串联后再和 电容并联，附加电容的目的 是使整个负载电路工作在接 近并联谐振而略呈容性的状 态，并改变负载功率因素。 直流侧串联一个很大的电感Ld，因此认为id基本没有脉动，四个桥 臂开关的切换仅使电流流通路径改变，所以负载电流基本呈矩形波。 因为负载工作在对基波电流接近并联谐振状态，故对基波阻抗很大而 对谐波阻抗很小，因此负载电压波形接近于正弦波 4.1.2 换流方式 （4）强迫换流：设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反 向电压或电流。常利用附加电容上所储存的能量来实现，又称为电容 换流。 强迫换流分类 直接耦合式：由换流电路内电容直接提供换流电压 电感耦合式：通过换流电路内电容和电感的耦合来提供换流电压。 4.1.2 换流方式 直接耦合强迫换流（a）：（a） （b） （c） 在晶闸管VT处于通态时预先给电容器按图所示的极性充电，当闭 合开关S时，就可使晶闸管施加反压而关断，这种给晶闸管施加反压而 使其关断的方式又称为电压换流。 电感耦合式强迫换流 （b）晶闸管在LC振荡第一个半周期内关断。接通开关S后，LC振 荡电流将反向流过晶闸管VT，与VT的负载电流相抵减，直到流过VT 的合成正向电流减至零后，再经过二极管VD导通，二极管的压降给晶 闸管加