逆变主电路_原创精品文档.pdfVIP

六、逆变主电路

1．逆变的基本概念和换流方式

（1）逆变的基本概念

将直流电变换成交流电的电路称为逆变电路，根据交流电的用途可以分为有源逆变和无

源逆变。有源逆变是把交流电回馈电网，无源逆变是把交流电供给不同频率需要的负载。无

源逆变就是通常说到的变频。

（2）逆变电路的换流方式

换流实质就是电流在由半导体器件组成的电路中不同桥臂之间的转移。常用的电力变流

器的换流方式有以下几种：

1）负载谐振换流

由负载谐振电路产生一个电压，在换流时关断已经导通的晶闸管，一般有串联和并联谐

振逆变电路，或两者共同组成的串、并联谐振逆变电路。

2）强迫换流

附加换流电路，在换流时产生一个反向电压关断晶闸管。

3）器件换流

利用全控型器件的自关断能力进行换流。

（3）逆变电路基本工作原理

电路图和对应的波形图如图5-32；说明几点：

图5－32逆变电路原理示意图及波形图

1）S1、S4闭合，S2、S3断开，输出u为正，反之，S1、S4断开，S2、S3闭合，输

o

出u为负，这样就把直流电变换成交流电。

o

2）改变两组开关的切换频率，可以改变输出交流电的频率。

3）电阻性负载时，电流和电压的波形相同。电感性负载时，电流和电压的波形不相

同，电流滞后电压一定的角度。

2．单相逆变电路

电路根据直流电源的性质不同，可以分为电流型、电压型逆变电路。

（1）电压型逆变电路（电路图如图5-33所示）：电压型逆变电路的基本特点：

1)直流侧并联大电容，直流电压基本无脉动。

2)输出电压为矩形波，电流波形与负载有关。

3)电感性负载时，需要提供无功。为了有无功通道，逆变桥臂需要并联二极管。

图5－33电压型逆变电路原理图

（2）电流型逆变电路（电路图如图5-34所示）

电流型逆变电路的基本特点：

图5－34电流型逆变电路原理图

1）直流侧串联大电感，直流电源电流基本无脉动。

2）交流侧电容用于吸收换流时负载电感的能量。这种电路的换流方式一般有强迫换流

和负载换流。

3）输出电流为矩形波，电压波形与负载有关。

4）直流侧电感起到缓冲无功能量的作用，晶闸管两端不需要并联二极管。

3．单相电流型逆变电路

（1）电路结构

电路原理图如图5-35所示：

图5－35单相电流型逆变电路原理图

桥臂串入4个电感器，用来限制晶闸管开通时的电流上升率di/dt。

VT1～VT4以1000～5000Hz的中频轮流导通，可以在负载得到中频电流。

采用负载换流方式，要求负载电流要超前电压一定的角度。负载一般是电磁感应线圈，

用来加热线圈的导电材料。等效为R、C串联电路。

并联电容C，主要为了提高功率因数。同时，电容C和R、L可以构成并联谐振电路，

因此，这种电路也叫并联谐振式逆变电路。

（2）工作原理

输出的电流波形接近矩形波，含有基波和高次谐波，且谐波的幅值小于基波的幅值。

波形如图5-36所示。

图5－36单相电流型逆变电路波形图

基波频率接近负载谐振的频率，负载对基波呈高阻抗。对谐波呈低阻抗，谐波在负载的

压降很小。因此，负载的电压波形接近于正弦波。一个周期中，有两个导通阶段和两个换流

阶段。

t～t阶段，VT1，VT4稳定导通阶段，i=I；t时刻以前在电容C建立左正右负的电压。

12od2

t～t：t时刻触发VT2，VT3，进入换流阶段。

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L使VT1，VT4不能立即关断，电流有一个减小的过程。VT2，VT3的电流有一个增大的

T

过程。

4个晶闸管全部导通。负载电容电压经过两个并联的放电回