电力电子技术课件_第4章节幻灯片.ppt

* 四象限运行 电压型逆变器与电流型逆变器的比较 负载 功率因数 动态性能与稳定性 * 第4章 无源逆变电路 4.1 概述 4.2 电压型逆变电路 4.3 电流型逆变电路 4.4 谐振型逆变电路 * 当负载与换流电容器构成RLC电路且满足谐振条件时， 称这类逆变器为谐振型逆变电路。 构成谐振电路的结构不同，可以分为串联式谐振逆变和并联式谐振逆变两种。 主要特点： (1)逆变电路输出波形为方波电压或方波电流。 (2)将逆变频率调谐在负载谐振频率附近，可获得正弦的输出电流或电压，无需通过低通滤波器来消除低次谐波。 (3)因为利用负载的谐振特点，电路中的元件要承受较大的峰值电流和电压。由于可以利用负载谐振特性换流，可以实现软开关换流，这是谐振式逆变器的一大特点。 4.4 谐振型逆变电路 * 4.4 谐振型逆变电路 4.4.1 电压型串联谐振式逆变电路 4.4.2 电流型并联谐振式逆变电路 * 4.4.1 电压型串联谐振式逆变电路 通常对功率因数较低的感性负载都采用串联电容的方式进行功率因数补偿，从而构成了负载换流串联式谐振逆变器。 电路分析可知，谐振时，电流谐振角频率Wg=Wo=1/ ，电感和电容阻抗互相抵消，即电路阻抗为纯阻性质。依据逆变器的触发频率Wg与谐振频率Wo的关系，负载电流可以有断续、临界和连续三种情况 串联式谐振逆变电路 * WWo,此时谐振过程电流断续 。这时各管的导通情况和电路内电流、电压的主要波形,晶闸管及负载两端的电压,逆变器的传输功率如图所示 。 W Wo ，为了提高输出功率，必须充分利用电力半导体器件的能力，消灭电流断续区间，尽量缩减能量回馈电源的时间。提高晶闸管的触发频率，使它的触发频率高于负载电路的固有振荡频率 。 WW o时的各管的导通情况 和电路内电流、电压的主要波形 * W Wo时的各管的导通情况 和电路内电流、电压的主要波形 如图所示。电流连续时，由于从负载把能量送回直流电源的时间(t1～t3)减小了(在晶闸管关断时间允许的情况下尽量短)，每一个周期内负载得到能量将增加，逆变器输出功率和电流都上升很快。这就像连续给钟摆施加顺方向的推动力，它的振幅就会越来越大。直到负载电阻上功率消耗增加到与直流电源输入的功率相等，达到平衡。 * 在设计这种装置的逆变控制电路时，必须注意下列几点。 (1)逆变器上、下桥壁开关器件驱动波形，必须遵守先关断、后开通的原则，导通脉冲窄，并断脉冲宽。换言之，上、下桥臂开关器件的导通脉冲之间，必须有一死区时间，该时间的长短，决定于所选器件的关断时间，死区时间一般应比器件所需的关断时间长1.5～2倍。 (2)允许他激工作，可以通过调节他激频率调节功率。但要使换流瞬间的浪涌电流或电压冲击被抑制在器件允许的范围。 (3)采用自激工作方式时，反馈信号可以选用-Uc、-Ih或逆变桥信号。当工作频率高时，逆变控制电路中的元件的信号传输延迟时间不容忽略，一般都要采取时间补偿措施。如果选择相位越前于Uab的信号作反馈，能较易实现时间补偿，因而不用Uc、Ih，而用它们的倒相信号作反馈。至于对抗干扰能力、电位隔离、驱动功率等要求，与对并联逆变控制电路的要求一样，在此从略。 * 串联逆变器的负载电路就是串联谐振电路，它由电容器C、电感L和电阻R串联组成。谐振时，串联电路各参数关系如下： 谐振频率 谐振时等效阻抗 串联电路电流 电感L上电压 电容器C上电压 特征阻抗 负载有功功率 电容器的无功功率 电感的无功功率 * 4.4.2 电流型并联谐振式逆变电路 1) 电路原理 单相桥式电流型 （并联谐振式）逆变电路 由四个桥臂构成，每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器，用来限制晶闸管开通时的di/dt。 工作方式为负载换相。 电容C和L 、R构成并联谐振电路。 输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。 * t O t O t O t O t O t O t O t O u G1,4 u G2,3 i T i o I d t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t f u o t g u AB t d t b I d i VT 1,4 i VT 2,3 u VT 2,3 u VT 1,4 并联谐振式逆变 电路工作波形 2) 工作分析 一个周期内有两个导通阶段和两个换流阶段。 t1~t2：VT1和VT4稳定导通阶段，iｏ=Id，t2时刻前在C上建立了左正右负的电压。 t2~t4：t2时触发VT2和VT3开通，进入换流阶段。 LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小过程。VT2、VT3电流有一个增大过程。 4个晶闸管全部导通，负载电容电压经两个并联的