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第5章 逆变电路 引言 5.1 换流方式 5.2 电压型逆变电路 5.3 电流型逆变电路 5.4 多重逆变电路和多电平逆变电路 本章小节 第5章 逆变电路 ? 引言 逆变的概念 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。 逆变与变频 变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。 交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。 主要应用 各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。 5.1 换流方式 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 5.1.2 换流方式分类 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 逆变电路最基本的工作原理 ——改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。 5.1.2 换流方式分类 换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。 5.1.2 换流方式分类 1) 器件换流（Device Commutation） 利用全控型器件的自关断能力进行换流。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。 2) 电网换流（Line Commutation） 电网提供换流电压的换流方式。 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。 3) 负载换流（Load Commutation） 4) 强迫换流（Forced Commutation） 5.1.2 换流方式分类 由负载提供换流电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。 如图是基本的负载换流电路，4个桥臂均由晶闸管组成。 整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性。 直流侧串电感，工作过程可认为id 基本没有脉动。 负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小。所以uo接近正弦波。 注意触发VT2、VT3的时刻t1必须在uo过零前并留有足够的裕量，才能使换流顺利完成。 5.1.2 换流方式分类 4)强迫换流（Forced Commutation） 5.1.2 换流方式分类 直接耦合式强迫换流 当晶闸管VT处于通态时，预先给电容充电。当S合上，就可使VT被施加反压而关断。 也叫电压换流。 5.1.2 换流方式分类 换流方式总结： 器件换流——适用于全控型器件。 其余三种方式——针对晶闸管。 器件换流和强迫换流——属于自换流。 电网换流和负载换流——属于外部换流。 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。 5.2 电压型逆变电路 1）逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同 5.2 电压型逆变电路 2）电压型逆变电路的特点 5.2 电压型逆变电路 5.2.1 单相电压型逆变电路 5.2.2 三相电压型逆变电路 5.2.1 单相电压型逆变电路 1）半桥逆变电路 5.2.1 单相电压型逆变电路 优点：电路简单，使用器件少。 缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡。 应用： 用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合。 5.2.1 单相电压型逆变电路 2) 全桥逆变电路 5.2.1 单相电压型逆变电路 电压波形的定量分析 ： 把幅值为Ud的的矩形波 展开成傅里叶级数得： 其中基波峰值 和基波有效值 分别为： 5.2.1 单相电压型逆变电路 阻感负载时，还可采用移相得方式来调节输出电压－移相调压。 5.2.1 单相电压型逆变电路 3） 带中心抽头变压器的逆变电路 5.2.2 三相电压型逆变电路 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路 应用最广的是三相桥式逆变电路 5.2.2 三相电压型逆变电路 基本工作方式——180°导电方式 5.2.2 三相电压型逆变电路 波形分析 5.2.2 三相电压型逆变电路 负载中点和电源