第三章 直流-交流变换技术.ppt

电力电子技术 第三章 直流—交流变换技术 3.1 概述 一、逆变概念 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； 本章讲述无源逆变。 二、逆变器的分类 （1）按功率器件分： 半控器件逆变电路、全控器件逆变电路 （2）按输出波形分： 方波输出逆变器、正弦波输出逆变器、其他输出波形逆变器 3.1 概述 （3）按输入直流电源形式分： 电压源逆变器、电流源逆变器 三、逆变器的工业应用 变频变压电源VVVF，即变频器。通常用于交流电动机调速； 恒频恒压电源CVCF，典型代表是UPS，以及其它的各种电源； 感应加热用交流电源，要求频率可以在一定范围内变化。 3.1 概述 四、常用逆变电路结构 常用结构分为：推挽、半桥、全桥三种 （1）推挽逆变电路 3.1 概述 VT2导通，变压器一次侧两个 绕组的同名端电压极性为正，负载侧两端电压为上正下负，而同时由于VT2导通、VT1截止，有： VT2和VT1均没有触发信号，都不导通，变压器二次绕组没有感应电压，负载两端电压为0，且VT2和 VT1两端电压都为Ui。 VT1有门极信号可以触发导通，因此变压器一次侧两个绕组的同名端电压极性为负，负载侧两端电压为上负下正，而同时由于VT1导通、VT2截止，有： 3.1 概述 （2）半桥逆变电路 3.1 概述 （1）VT1 和VT2在一个周期内交替导通，各自导通半个周期。 输出电压uo为矩形波，其幅值为Um=Ud/2。 （2）此电路所带负载为感性负载，所以电流输出波形滞后电压 一定角度。 如图所示，在t2时刻前，VT1导通、VT2关断，t2时刻VT2开 通、VT1关断，但是由于所带负载是感性负载，所以电流不能立 刻反向，先通过VD2续流一直到电流达到零为止，此时VD2截止、 VT2正式开通，电流反向。其余工作过程类似。 3.1 概述 （3）全桥逆变电路 一、基本电路结构 3.2 单相方波逆变电路 3.2 单相方波逆变电路 三、电路分析的目的 1、理解逆变的工作原理 2、了解器件工作中的状态（电压、电流波形） 3、分析相关电流、电压的数值关系 四、电路工作分析 1、波形控制规律 （1）VT1、VT3和VT2、VT4分为两个工作组，工作状态（开通和关 断）互补。 （2）假定输出交流电周期为T，则VT1、VT3和VT2、VT4分别工作 T/2时间，即开通和关断时间分别为T/2。 3.2 单相方波逆变电路 2、电路工作波形分析 （1）各桥臂由MOSFET与反并二极管组成，当MOSFET一旦开通， 桥臂可以正反向流动电流，此时桥臂可以视为短路；在0～? 期间，VT1、VT3开通， ；?～2?期间，VT2、VT4开 通， ；一个周期内电压平均值为零（直流分量为零）， 因此负载上电流波形的直流分量也为零，稳态时电流瞬时值必 然有正有负，各半周期的电流起始值与电流终值必然方向相反。 （2）0～?1时段，ug1、30， VT1、VT3开通，对于电感负载，电流 滞后，此时VD1、VD3续流，电流方向：A－VD1－Cd－VD3－ B，由于二极管续流存在，VT1、VT3实际不能导通；ug2、4= 0， VT2、VT4关断。 3.2 单相方波逆变电路 3.2 单相方波逆变电路 3.2 单相方波逆变电路 3、相关参数计算 （1）按傅立叶级数展开分析，输出电压： （2）基波电压幅值： （3）基波电压有效值： （4）基波电压增益： 3.2 单相方波逆变电路 （5）谐波失真度： 其中： 为基波幅值的标么值 （6）输入电流分析 a、电流波形正负幅值相等 0～?期间： R～L电路电流的三要素法公式： 3.2 单相方波逆变电路 3.2 单相方波逆变电路 b、电流幅值计算 在?时刻有： 3.2 单相方波逆变电路 4、方波逆变电路的特点 （1）方波逆变电路输出为交变方波，各占50%周期，与负载性质无 关，在电路和参数确定情况下，输出电压形状和幅值都不可调节； （2）输出电压谐波含量丰富。方波输出除基波外还包含奇次谐波， 第n次谐波的幅值与其频率成反比。谐波含量高的逆变器如果用于电