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第六章 无源逆变电路 本 章 内 容 6.1　无源逆变电路的基本原理 6.2　逆变器基本类型和性能指标 6.3　三相逆变器工作原理 6.4　PWM控制技术 无源逆变电路的原理及分类 无源逆变 直流 ? 交流（向负载直接供电） 无源逆变技术的应用 交流调速系统：如铁道牵引、大型工矿机车、城市有轨交通（地铁和轻轨车）、重型电传动汽车和矿井提升设备等 交流电源：如列车照明、感应加热电源、不停电电源（UPS）等 逆变器的基本类型 按电网相数分类 单相 多相 按调制方法分类 SPWM 阶梯波 按导通的角度分类 180? 120? 逆变器的基本类型（续） 按储能元件的性质分类 电压型逆变器 电流型逆变器 6 . 1 无源逆变电路的基本原理 6 . 1 . 1 单相半桥逆变电路 工作原理 T1、T2轮流导通 T1导通、T2截止：uan= UD/2 T1截止、T2导通：uan= -UD/2 波形分析 6 . 1 . 1 单相半桥逆变电路（续） 基本关系 输出电压表达式 基波电压有效值 电感负载电流峰值 R- L负载电流基波分量 6.1.2 单相全桥逆变电路 电路结构 工作原理 与半桥逆变电路相同 T1 、T4导通、T2 、T3截止：Uan= UD T1 、T4截止、T2 、T3导通： Uan= - UD 波形分析 6 . 1 . 2 单相全桥逆变电路（续） 基本关系 输出电压表达式 基波电压有效值 电感负载电流峰值 R-L负载电流 6 . 3 三相逆变器工作原理 6 . 3 . 1 三相电压型逆变器工作原理 电路结构 不同的控制方法有不同的输出： 180? 导通型 120?导通型 PWM控制 1800导电型 — 控制规律 触发脉冲 各管导通180 ? 依次相差60 ? 任何时刻有三个 开关管同时导通 导通顺序 六个阶段 180 ?导通型各阶段的等值电路及电压值 180 ?导通型三相逆变器的输出波形 相电压波形 线电压波形 180 ?导通型三相逆变器的参数 相电压表达式 线电压表达式 感性负载情况 负载电流滞后角小于60 ? （a）A相电压波形 （b）A相电流波形 （c）T1的电流波形 （d）D4的电流波形 （e）直流输入电流 感性负载情况（续） 负载电流滞后角大于60 ? 感性负载下逆变器中可能有三种电流： 功率电流 它通过两个或三个逆变管，将能量从直流电源送到负载。 环路电流 它在逆变器内部经过一个逆变管和一个反馈二极管，形成环流，但此环流不经过电源。 反馈电流 它通过两个反馈二极管将负载的能量反馈到直流电源中去。 120 ?导通型三相逆变器的输出波形 相电压波形 线电压波形 180 ? 导通方式和 120 ?导通方式的比较： 120 ?方式上下两管间有60 ?的间隙，对换流有利，但是管子的利用率低，且若采用星形接法，则始终有一相断开，在换流时会引起较高的感应电势，而180 ?方式无论在三角形还是星形接法时，正常工作都不会产生过电压，故180 ?方式应用较为普遍。 逆变器有功功率的反馈 电动机负载工作在发电机状态时，其发出的电能通过逆变器电路中的反馈二极管 D1~D6 回馈到直流侧，使直流侧电压UD升高 为限制UD ，必需将回馈的电能消耗掉或回馈到电网，具体方案有： 通过制动单元消耗掉 通过有源逆变桥回馈到电网（见再生方案1） 通过脉冲整流器回馈到电网（见再生方案2） 逆变器有功功率的反馈（续） 再生方案1 四象限运行 功率因数低 谐波电流大 主电路复杂 逆变器有功功率的反馈（续） 再生方案2 四象限运行 功率因数高（接近于1） 谐波电流小 控制较复杂 6. 3. 2 电流型逆变电路 优点： 由于有大电感抑流，短路的危险性也比电压型逆变器小得多。 不需要增设反并联的再生变流装置。 缺点： 电感重量、体积都很大 ，实际使用不如电压型逆变器广泛。 三相电流型逆变电路 主电路 6 . 3 . 2 三相电流型逆变器工作原理（续） 触发脉冲：（ 1200导电方式） 工作原理及主要波形： 线电流波形 负载Δ型连接时的相电流波形 电流型逆变器的四象限运行 6 . 4 PWM技术 方波型逆变器的问题 本身不能调节输出电压幅值 输出电压中含有大量的5、7、11次谐波 解决方法 采用PWM控制技术 本节主要讨论电压型逆变器的 PWM 控制方法 6. 4. 0　PWM控制技术的理论基础 冲量等效原理 （面积等效原理）：冲量相等而形状不同的窄脉冲作用于惯性系统时，其效果基本