第3章 无源逆变电路.ppt

（2）逆变电路的多电平通过串联，将多个电压型逆变电路串联多重连接，获得多脉波逆变电路，输出电压得以优化，波形更接近于正弦，谐波含量大为减小。已经学习的电压型逆变电路输出电压只有两个电平。如单相半桥电压型逆变电路输出电平为；单相全桥电压型逆变电路的输出电平为；三相电压型逆变电路以电源中点为参考时，相电压输出电平为，线电压输出电平为。它们统称为二电平逆变电路。如果逆变器承受电压较高，可以采用更高电压的器件，或者采用串联方式提升电压水平。如能让逆变电路输出多种电平，不但可以使输出电压波形更接近于正弦，还可以使逆变电路承受更高电压。使用较多的多电平逆变电路有：中点钳位型逆变电路、飞跨电容型逆变电路、单元串联多电平逆变电路等。因飞跨电容型逆变电路使用太多电容，还要控制电容器上的电压，该逆变电路使用较少。以下主要分析中点钳位型三电平逆变电路，如图3-28所示。该电路每一个桥臂由两个全控型开关管串联而成，每个全控型开关管均反并联了二极管，桥臂两个器件的中点通过钳位二极管与电源中点相连，如U相上桥臂的VD1、下桥臂的VD4。下面以U相为对象，以电源中点为参考，分析该电路产生三电平时的状态。图3-28中点钳位型三电平逆变电路①若VT11、VT12或VD11、VD12导通，VT41、VT42关断时，U相端口输出电压为：电路状态如图3-29所示，不导通支路用虚线表示。图3-29中点钳位型三电平逆变电路U相输出电平时的状态②若VT41、VT42或VD41、VD42导通，VT11、VT12关断时，U相端口输出电压为：电路状态如图3-30所示，不导通支路用虚线表示。图3-30中点钳位型三电平逆变电路U相输出电平时的状态③若时，VD1、V12导通，或者时，V41、VD4导通，U相端口输出电压为：电路状态如图3-31所示，不导通支路用虚线表示。图3-31中点钳位型三电平逆变电路U相输出0电平时的状态U相端口电位可以有和0三种电平，相邻两相电压的差值，可以获得输出的线电压。中点钳位型三电平逆变电路的输出线电压输出电平有、、0五种电平。因为该线电压电平数多于两电平电压型逆变电路，其中谐波可大大减小，波形更接近于正弦形。以此推论，可以获得五电平等更多电平的逆变电路，其输出波形将更加优化，但带来的缺点是需要配置数目急剧增加的开关管及二极管，电路结构复杂、成本增加。中点钳位型三电平逆变电路还有一个优点，就是该逆变电路开关管所承受的电压只有直流电源电压的一半，该特点保证逆变电路适用于高电压大容量应用场合。除改变逆变电路自身结构获得多电平外，还可以通过将逆变电路作为单元电路，用多个单元电路进行串联组合，构成串联多重逆变电路。每一个单元逆变电路的控制信号错开一定相位，总的输出电压为各单元输出电压的叠加。由于每一个单元逆变电路的输出电压彼此之间错开一定的相位，总的输出电压中的谐波将减小，波形比单元逆变电路的输出电压更接近于正弦形。单元串联多电平逆变电路实际运行中存在问题是，每一个单元逆变电路必须有一个独立的直流电源，获得的方法是每一个独立电源都是通过变压器带整流电路获得，显然，这种电路结构复杂，成本较高。本章介绍了逆变电路的换流方式。介绍了电压型逆变电路（单相半桥、单相全桥、带中心点抽头变压器的逆变电路、三相电压型逆变电路、串联谐振式逆变电路）的特性、工作原理、波形分析等。介绍了电流型逆变电路（单相电流型、三相电流型、串联二极管式晶闸管逆变电路、无换相器电动机电路）的特性、工作原理、波形分析等。简要介绍了逆变电路的多重与多电平的构成方式。本章小结超前于。电路工作一个周期将存在四个阶段，如图3-15所示。为二极管导通时间，也是给晶闸管施加反压的时间，为使晶闸管可靠关断，该时间必须大于晶闸管的关断时间，即。图3-15串联谐振式逆变电路工作的四个阶段串联谐振式逆变电路的启动和关断很容易，但对负载的适应性较差。当负载参数变化较大，且匹配不合适时，会影响逆变电路功率输出。串联谐振式逆变电路适用于淬火热加工等需要频繁启动且负载参数变化不大、工作频率较高的应用场合。若输入电源为电流源，该逆变电路称为电流型逆变电路。电流源并不多见，但若直流电源输出端采用大电感滤波，后续逆变电路开关周期内可以视为电流源，逆变器可以视为电流型逆变电路。电流型逆变电路具有以下特点：①直流侧采用大电感滤波，输出直流电流脉动小，相当于电流源；②交