電力電子整流逆變電路

1、第第4章章 逆變電路逆變電路 4.1 換流方式換流方式 4.2 電壓型逆變電路電壓型逆變電路 4.3 電流型逆變電路電流型逆變電路 4.4 多重逆變電路和多電平逆變電路多重逆變電路和多電平逆變電路 本章小結(jié)本章小結(jié) 2/47 引言引言 逆變的概念逆變的概念 與整流相對應(yīng)，與整流相對應(yīng)，直流電直流電變成變成交流電交流電。 交流側(cè)接電網(wǎng)，為交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變有源逆變。 交流側(cè)接負(fù)載，為交流側(cè)接負(fù)載，為無源逆變無源逆變，本章主要講述無源逆變。，本章主要講述無源逆變。 逆變與變頻逆變與變頻 變頻電路：分為變頻電路：分為交交變頻交交變頻和和交直交變頻交直交變頻兩種。兩種。 交直交變頻由交直變換（整

2、流）和直交變換兩部分組交直交變頻由交直變換（整流）和直交變換兩部分組 成，后一部分就是逆變。成，后一部分就是逆變。 逆變電路的逆變電路的主要應(yīng)用主要應(yīng)用 各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池等。各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池等。 交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源 等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。 3/47 4.1 換流方式換流方式 4.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理 4.1.2 換流方式分類換流方式分類 4/47 4.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變

3、電路的基本工作原理 以單相橋式逆變電路為例說明最基本的工作原理以單相橋式逆變電路為例說明最基本的工作原理 S1S4是橋式電路的是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。 負(fù)載 a)b) t S 1 S 2 S 3 S 4 io u o U d u o i o t1t2 當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S1、S4閉合，閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；當(dāng)開關(guān)為正；當(dāng)開關(guān)S1、S4斷開，斷開， S2、S3閉合時(shí)，閉合時(shí)，uo為負(fù)，這樣就把直流電變成了交流電。為負(fù)，這樣就把直流電變成了交流電。 改變改變兩組開關(guān)的切換頻率兩組開關(guān)的切換頻率，即可改變輸出

4、，即可改變輸出交流電的頻率交流電的頻率。 電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和和uo的波形相同，相位也相同。的波形相同，相位也相同。 阻感負(fù)載時(shí)，阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于相位滯后于uo，波形也不同。，波形也不同。 圖圖4-1 逆變電路及其波形舉例逆變電路及其波形舉例 5/47 4.1.2 換流方式分類換流方式分類 換流換流 電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過程，也稱為電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過程，也稱為換相換相。 研究換流方式主要是研究研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷如何使器件關(guān)斷。 換流方式分為以下幾種換流方式分為以下幾種 器件換流（器件換流（Device Commu

5、tation） 利用利用全控型器件的自關(guān)斷能力全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。進(jìn)行換流。 在采用在采用IGBT 、電力、電力MOSFET 、GTO 、GTR等全控等全控 型器件的電路中的換流方式是器件換流。型器件的電路中的換流方式是器件換流。 電網(wǎng)換流（電網(wǎng)換流（Line Commutation） 電網(wǎng)電網(wǎng)提供提供換流電壓換流電壓的換流方式。的換流方式。 將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān)將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān) 斷。不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒有斷。不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒有 交流電網(wǎng)的無源逆變電路。交流電網(wǎng)的無源逆變電路。

6、6/47 4.1.2 換流方式分類換流方式分類 a) u t t t t O O O O i i t1 b) o uo io io uVT iVT1iVT4 iVT 2 iVT 3 u VT1 u VT4 圖圖4-2 負(fù)載換流電路及其工作波形負(fù)載換流電路及其工作波形 負(fù)載換流（負(fù)載換流（Load Commutation） 由由負(fù)載負(fù)載提供提供換流電壓換流電壓的換流方式。的換流方式。 負(fù)載負(fù)載電流電流的的相位超前相位超前于負(fù)載于負(fù)載電壓電壓的場合，的場合， 都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流，如電容性負(fù)載和同步電都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流，如電容性負(fù)載和同步電 動機(jī)。動機(jī)。 圖圖4-2a是基本的負(fù)載換流逆變電路，整是基本的

7、負(fù)載換流逆變電路，整 個(gè)負(fù)載工作在接近個(gè)負(fù)載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈而略呈容性容性， 直流側(cè)串大電感，工作過程可認(rèn)為直流側(cè)串大電感，工作過程可認(rèn)為id基本沒基本沒 有脈動。有脈動。 負(fù)載對基波的阻抗大而對諧波的阻抗小，負(fù)載對基波的阻抗大而對諧波的阻抗小， 所以所以uo接近接近正弦波正弦波。 注意觸發(fā)注意觸發(fā)VT2、VT3的時(shí)刻的時(shí)刻t1必須在必須在uo過過 零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完 成。成。 7/47 4.1.2 換流方式分類換流方式分類 強(qiáng)迫換流（強(qiáng)迫換流（Forced Commutation） 設(shè)置設(shè)置附加的換流電路附加的

8、換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng) 迫施加反壓或反電流的換流方式稱為強(qiáng)迫換流。迫施加反壓或反電流的換流方式稱為強(qiáng)迫換流。 通常利用附加電容上所儲存的能量來實(shí)現(xiàn)，通常利用附加電容上所儲存的能量來實(shí)現(xiàn)， 因此也稱為因此也稱為電容換流電容換流。 分類分類 直接耦合式強(qiáng)迫換流直接耦合式強(qiáng)迫換流：由換流電路內(nèi)電容：由換流電路內(nèi)電容 直接提供換流電壓。直接提供換流電壓。 電感耦合式強(qiáng)迫換流電感耦合式強(qiáng)迫換流：通過換流電路內(nèi)的：通過換流電路內(nèi)的 電容和電感的耦合來提供換流電壓或換流電流。電容和電感的耦合來提供換流電壓或換流電流。 直接耦合式強(qiáng)迫換流直接耦合式強(qiáng)迫換流 如圖如圖4-3，當(dāng)晶閘管，

9、當(dāng)晶閘管VT處于通態(tài)時(shí)，預(yù)先給處于通態(tài)時(shí)，預(yù)先給 電容充電。當(dāng)電容充電。當(dāng)S合上，就可使合上，就可使VT被施加反壓而關(guān)被施加反壓而關(guān) 斷。斷。 也叫電壓換流。也叫電壓換流。 圖圖4-3 直接耦合式直接耦合式 強(qiáng)迫換流原理圖強(qiáng)迫換流原理圖 8/47 4.1.2 換流方式分類換流方式分類 電感耦合式強(qiáng)迫換流電感耦合式強(qiáng)迫換流 圖圖4-4a中晶閘管在中晶閘管在LC振蕩振蕩第一個(gè)半周期第一個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷，圖內(nèi)關(guān)斷，圖4-4b中晶閘管在中晶閘管在LC振蕩振蕩 第二個(gè)半周期第二個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷，注意兩圖中電容所充的電壓極性不同。內(nèi)關(guān)斷，注意兩圖中電容所充的電壓極性不同。 在這兩種情況下，晶閘管都是在正向電流

10、減至零且二極管開始流過電流時(shí)在這兩種情況下，晶閘管都是在正向電流減至零且二極管開始流過電流時(shí) 關(guān)斷，二極管上的管壓降就是加在晶閘管上的反向電壓。關(guān)斷，二極管上的管壓降就是加在晶閘管上的反向電壓。 也叫也叫電流換流電流換流。 圖圖4-4 電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖 換流方式總結(jié)換流方式總結(jié) 器件換流器件換流只適用于只適用于全控型器件全控型器件，其余三種方式主要是針對，其余三種方式主要是針對晶閘管晶閘管而言的。而言的。 器件換流和強(qiáng)迫換流屬于器件換流和強(qiáng)迫換流屬于自換流自換流，電網(wǎng)換流和負(fù)載換流屬于，電網(wǎng)換流和負(fù)載換流屬于外部換流外部換流。 當(dāng)電流不是從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)

11、移，而是在支路內(nèi)部終止流通而當(dāng)電流不是從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移，而是在支路內(nèi)部終止流通而 變?yōu)榱?，則稱為變?yōu)榱?，則稱為熄滅熄滅。 9/47 4.2 電壓型逆變電路電壓型逆變電路 4.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路 4.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 10/47 4.2 電壓型逆變電路電壓型逆變電路引言引言 根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同，可以分為兩類根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同，可以分為兩類 電壓型電壓型逆變電路：直流側(cè)是電壓源。逆變電路：直流側(cè)是電壓源。 電流型電流型逆變電路：直流側(cè)是電流源。逆變電路：直流側(cè)是電流源。 電壓型逆變電路的特點(diǎn)電壓型逆變電路的特點(diǎn) 直流側(cè)為直

12、流側(cè)為電壓源電壓源或并聯(lián)或并聯(lián)大電容大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動。，直流側(cè)電壓基本無脈動。 由于直流電壓源的由于直流電壓源的鉗位作用鉗位作用，輸出電壓為，輸出電壓為矩形波矩形波，輸出電流因負(fù)，輸出電流因負(fù) 載阻抗不同而不同。載阻抗不同而不同。 阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功 能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管反饋二極管。 圖圖4-5 電壓型逆變電路舉例（全橋逆變電路）電壓型逆變電路舉例（全橋逆變電路） 11/47 4.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路 a) t t O

13、O ON b) o Um - -Um io t1t2 t3t4 t5t6 V1V2V1V2 VD1VD2VD1VD2 圖圖4-6 單相半橋電壓型逆單相半橋電壓型逆 變電路及其工作波形變電路及其工作波形 半橋逆變電路半橋逆變電路 在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大 的的電容電容，兩個(gè)電容的，兩個(gè)電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)點(diǎn)便成為直流電便成為直流電 源的源的中點(diǎn)中點(diǎn)，負(fù)載聯(lián)接在直流電源中點(diǎn)和兩，負(fù)載聯(lián)接在直流電源中點(diǎn)和兩 個(gè)橋臂聯(lián)結(jié)點(diǎn)之間。個(gè)橋臂聯(lián)結(jié)點(diǎn)之間。 工作原理工作原理 設(shè)開關(guān)器件設(shè)開關(guān)器件V1和和V2的柵極信號在一的柵極信號在一 個(gè)周期內(nèi)各有半周正偏，半周反偏，且二個(gè)周

14、期內(nèi)各有半周正偏，半周反偏，且二 者互補(bǔ)。者互補(bǔ)。 輸出電壓輸出電壓uo為為矩形波矩形波，其幅值為，其幅值為 Um=Ud/2。 電路帶電路帶阻感負(fù)載阻感負(fù)載，t2時(shí)刻給時(shí)刻給V1關(guān)斷關(guān)斷 信號，給信號，給V2開通信號，則開通信號，則V1關(guān)斷，但感性關(guān)斷，但感性 負(fù)載中的電流負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是不能立即改變方向，于是 VD2導(dǎo)通續(xù)流，當(dāng)導(dǎo)通續(xù)流，當(dāng)t3時(shí)刻時(shí)刻io降零時(shí)，降零時(shí)，VD2截止，截止， V2開通，開通，io開始反向，由此得出如圖所示開始反向，由此得出如圖所示 的電流波形。的電流波形。 12/47 4.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路 a) t t O O

15、 ON b) o Um - -Um io t1t2 t3t4 t5t6 V1V2V1V2 VD1VD2VD1VD2 圖圖4-6 單相半橋電壓型逆單相半橋電壓型逆 變電路及其工作波形變電路及其工作波形 V1或或V2通時(shí)，通時(shí)，io和和uo同方向同方向， 直流側(cè)向負(fù)載提供能量；直流側(cè)向負(fù)載提供能量；VD1或或 VD2通時(shí)，通時(shí)，io和和uo反向反向，電感中貯，電感中貯 能向直流側(cè)反饋。能向直流側(cè)反饋。VD1、VD2稱為稱為 反饋二極管反饋二極管,它又起著使負(fù)載電流它又起著使負(fù)載電流 連續(xù)的作用，又稱連續(xù)的作用，又稱續(xù)流二極管續(xù)流二極管。 優(yōu)點(diǎn)是簡單，使用器件少；其缺優(yōu)點(diǎn)是簡單，使用器件少；其缺 點(diǎn)

16、是輸出交流電壓的幅值點(diǎn)是輸出交流電壓的幅值Um僅為僅為 Ud/2，且直流側(cè)需要兩個(gè)電容器串，且直流側(cè)需要兩個(gè)電容器串 聯(lián)，工作時(shí)還要控制兩個(gè)電容器電聯(lián)，工作時(shí)還要控制兩個(gè)電容器電 壓的均衡；因此，半橋電路常用于壓的均衡；因此，半橋電路常用于 幾幾kW以下以下的小功率逆變電源。的小功率逆變電源。 13/47 4.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路 全橋逆變電路全橋逆變電路 （補(bǔ)充波形分析補(bǔ)充波形分析） 共四個(gè)橋臂，可看成共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路兩個(gè)半橋電路組合而成。組合而成。 兩對橋臂交替導(dǎo)通兩對橋臂交替導(dǎo)通180。 輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相同，但幅值高出一倍。輸出電壓

17、和電流波形與半橋電路形狀相同，但幅值高出一倍。 在這種情況下，要改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓在這種情況下，要改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓Ud 來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。 Ud的矩形波的矩形波uo展開成傅里葉級數(shù)得展開成傅里葉級數(shù)得 ttt U u 5sin 5 1 3sin 3 1 sin 4 d o 其中基波的幅值其中基波的幅值Uo1m和基波有效值和基波有效值Uo1分別為分別為 d d o1m 27.1 4 U U U d d 1o 9 . 0 22 U U U 圖圖4-5 全橋逆變電路全橋逆變電路 (4-1) (4-2) (4-3) 14/47 4.2.1 單相電壓型

18、逆變電路單相電壓型逆變電路 a) b) 圖圖4-7 單相全橋逆變電單相全橋逆變電 路的移相調(diào)壓方式路的移相調(diào)壓方式 移相調(diào)壓方式移相調(diào)壓方式 V3的基極信號比的基極信號比V1落后落后 （0 180）。）。V3、V4的柵極信號分別比的柵極信號分別比V2、V1 的前移的前移180- 。輸出電壓是正負(fù)各為。輸出電壓是正負(fù)各為 的脈的脈 沖。沖。 工作過程工作過程 t1時(shí)刻前時(shí)刻前V1和和V4導(dǎo)通，導(dǎo)通， uo=Ud。 t1時(shí)刻時(shí)刻V4截止，而因負(fù)載電感中的電流截止，而因負(fù)載電感中的電流 io不能突變，不能突變，V3不能立刻導(dǎo)通，不能立刻導(dǎo)通，VD3導(dǎo)通續(xù)導(dǎo)通續(xù) 流，流，uo=0。 t2時(shí)刻時(shí)刻V1截

19、止，而截止，而V2不能立刻導(dǎo)通，不能立刻導(dǎo)通， VD2導(dǎo)通續(xù)流，和導(dǎo)通續(xù)流，和VD3構(gòu)成電流通道，構(gòu)成電流通道，uo=- Ud。 到負(fù)載電流過零并開始反向時(shí)，到負(fù)載電流過零并開始反向時(shí)，VD2和和 VD3截止，截止，V2和和V3開始導(dǎo)通，開始導(dǎo)通，uo仍為仍為-Ud。 t3時(shí)刻時(shí)刻V3截止，而截止，而V4不能立刻導(dǎo)通，不能立刻導(dǎo)通， VD4導(dǎo)通續(xù)流，導(dǎo)通續(xù)流，uo再次為零再次為零。 改變改變 就可調(diào)節(jié)輸出電壓就可調(diào)節(jié)輸出電壓。 15/47 純電阻負(fù)載下二極管不起續(xù)流作用 不適用于半橋逆變電路（說明） 純電阻調(diào)壓方式（書上錯(cuò)誤糾正） 4.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路 16/47

20、4.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路 圖圖4-8 帶中心抽頭變帶中心抽頭變 壓器的逆變電路壓器的逆變電路 帶中心抽頭變壓器的逆變電路帶中心抽頭變壓器的逆變電路 交替驅(qū)動交替驅(qū)動兩個(gè)兩個(gè)IGBT，經(jīng)變壓器耦，經(jīng)變壓器耦 合給負(fù)載加上矩形波交流電壓。合給負(fù)載加上矩形波交流電壓。 兩個(gè)二極管的作用也是提供兩個(gè)二極管的作用也是提供無功能無功能 量的反饋通道量的反饋通道。 Ud和負(fù)載參數(shù)相同，變壓器匝比和負(fù)載參數(shù)相同，變壓器匝比 為為1：1：1時(shí)，時(shí)，uo和和io波形及幅值與全橋波形及幅值與全橋 逆變電路完全相同。逆變電路完全相同。 與全橋電路相比較與全橋電路相比較 比全橋電路少用比全橋電路

21、少用一半開關(guān)器件一半開關(guān)器件。 器件承受的電壓為器件承受的電壓為2Ud，比全橋，比全橋 電路高一倍。電路高一倍。 必須有一個(gè)必須有一個(gè)變壓器變壓器。 17/47 4.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電路。三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電路。 三相橋式逆變電路（三相橋式逆變電路（加講等效電路法，給出驅(qū)動波形加講等效電路法，給出驅(qū)動波形） 基本工作方式是基本工作方式是180導(dǎo)電方式導(dǎo)電方式。 同一相（即同一半橋）上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度同一相（即同一半橋）上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度 差差120 ，任一瞬間有，任一瞬間有三

22、個(gè)橋臂三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。同時(shí)導(dǎo)通。 每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流縱向換流。 圖圖4-9 三相電壓型橋式逆變電路三相電壓型橋式逆變電路 假想中點(diǎn)假想中點(diǎn) 18/47 4.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 t O t O t O t O t O t O t O t O a) b) c) d) e) f) g) h) u UN u UN u UV i U i d u VN u WN u NN U d U d 2 U d 3 U d 6 2 U d 3 圖圖4-10 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形電壓型三相橋式逆變電路的

23、工作波形 工作波形工作波形 對于對于U相輸出來說，當(dāng)橋臂相輸出來說，當(dāng)橋臂1導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)， uUN=Ud/2，當(dāng)橋臂，當(dāng)橋臂4導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，uUN=-Ud/2， uUN的波形是的波形是幅值為幅值為Ud/2的矩形波的矩形波，V、 W兩相的情況和兩相的情況和U相類似。相類似。 負(fù)載線電壓負(fù)載線電壓uUV、uVW、uWU可由下可由下 式求出式求出 UNWNWU WNVNVW VNUNUV uuu uuu uuu 負(fù)載各相的相電壓分別為負(fù)載各相的相電壓分別為 NN WNWN NN VNVN NN UNUN uuu uuu uuu (4-4) (4-5) 19/47 4.2.2 三相電壓型逆變電路三

24、相電壓型逆變電路 t O t O t O t O t O t O t O t O a) b) c) d) e) f) g) h) u UN u UN u UV i U i d u VN u WN u NN U d U d 2 U d 3 U d 6 2 U d 3 圖圖4-10 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形電壓型三相橋式逆變電路的工作波形 把上面各式相加并整理可求得把上面各式相加并整理可求得 )( 3 1 )( 3 1 WNVNUN WN VN UN NN uuuuuuu 設(shè)負(fù)載為三相對稱負(fù)載，則有設(shè)負(fù)載為三相對稱負(fù)載，則有 uUN+uVN+uWN=0，故可得，故可得 )( 3 1 WN

25、VN UNNN uuuu 負(fù)載參數(shù)已知時(shí)，可以由負(fù)載參數(shù)已知時(shí)，可以由uUN的波形的波形 求出求出U相電流相電流iU的波形，圖的波形，圖4-10g給出的給出的 是阻感負(fù)載下是阻感負(fù)載下 時(shí)時(shí)iU的波形。的波形。 3/ 把橋臂把橋臂1、3、5的電流加起來，就可的電流加起來，就可 得到直流側(cè)電流得到直流側(cè)電流id的波形，如圖的波形，如圖4-10h所所 示，可以看出示，可以看出id每隔每隔60脈動一次。脈動一次。 (4-6) (4-7) 20/47 4.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 基本的數(shù)量關(guān)系基本的數(shù)量關(guān)系 把輸出線電壓把輸出線電壓uUV展開成傅里葉級數(shù)得展開成傅里葉級數(shù)得 n

26、k tn n t U ttttt U u sin)1( 1 sin 32 13sin 13 1 11sin 11 1 7sin 7 1 5sin 5 1 sin 32 d d UV 式中，式中， ，k為自然數(shù)。為自然數(shù)。16 kn 輸出線電壓有效值輸出線電壓有效值UUV為為 d 2 0 2 UVUV 816.0d 2 1 UtuU 其中基波幅值其中基波幅值UUV1m和基波有效值和基波有效值UUV1分別為分別為 d d UV1m 1 .1 32 U U U dd UV1m UV1 78. 0 6 2 UU U U (4-8) (4-9) (4-10) (4-11) 21/47 4.2.2 三相電

27、壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 把把uUN展開成傅里葉級數(shù)得展開成傅里葉級數(shù)得 n tn n t U ttttt U u sin 1 sin 2 13sin 13 1 11sin 11 1 7sin 7 1 5sin 5 1 sin 2 d d UN 式中，式中， ，k為自然數(shù)。為自然數(shù)。16 kn 負(fù)載相電壓有效值負(fù)載相電壓有效值UUN為為 d 2 0 2 UNUN 471.0d 2 1 UtuU 其中基波幅值其中基波幅值UUN1m和基波有效值和基波有效值UUN1分別為分別為 d d UN1m 637.0 2 U U U d UN1m UN1 45.0 2 U U U 為了防止同一相上下兩橋

28、臂的開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而引起直流側(cè)電源的短路，為了防止同一相上下兩橋臂的開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而引起直流側(cè)電源的短路， 要采取要采取“先斷后通先斷后通”的方法。的方法。 (4-12) (4-13) (4-14) (4-15) 22/47 UUV7 =2 Ud/（3.147 ）=22.3（V） 4.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 例：三相橋式電壓型逆變電路，例：三相橋式電壓型逆變電路，180導(dǎo)電方式，導(dǎo)電方式，Ud=200V。試求輸出相電壓。試求輸出相電壓 的基波幅值的基波幅值UUN1m和有效值和有效值UUN1、輸出線電壓的基波幅值、輸出線電壓的基波幅值UUV1m和有效值和有效值 UUV1

29、、輸出線電壓中、輸出線電壓中7次諧波的有效值次諧波的有效值UUV7。 解：解： 2 d UN1m UN1 45. 0 2 U U U d d UN1m 637. 0 2 U U U d d UV1m 1.1 32 U U U dd UV1m UV1 78. 0 6 2 UU U U 0.4520090（V） 0.637200127.4（V） 1.1200=220（V） 0.78200=156（V） 3 23/47 4.3 電流型逆變電路電流型逆變電路 4.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 4.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 24/47 4.3 電流型逆變電路電流型逆變

30、電路引言引言 直流電源為直流電源為電流源電流源的逆變電路稱的逆變電路稱 為電流型逆變電路。為電流型逆變電路。 電流型逆變電路主要特點(diǎn)電流型逆變電路主要特點(diǎn) 直流側(cè)串直流側(cè)串大電感大電感，電流基本無，電流基本無 脈動，相當(dāng)于電流源。脈動，相當(dāng)于電流源。 交流輸出電流為交流輸出電流為矩形波矩形波，與負(fù)，與負(fù) 載阻抗角無關(guān)，輸出電壓波形和載阻抗角無關(guān)，輸出電壓波形和 相位因負(fù)載不同而不同。相位因負(fù)載不同而不同。 直流側(cè)電感起緩沖無功能量的直流側(cè)電感起緩沖無功能量的 作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二 極管。極管。 電流型逆變電路中，采用電流型逆變電路中，采用半控型半控型 器件器

31、件的電路仍應(yīng)用較多，換流方的電路仍應(yīng)用較多，換流方 式有式有負(fù)載換流負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流。 圖圖4-11 電流型三相橋式逆變電路電流型三相橋式逆變電路 25/47 4.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 電路分析電路分析 由四個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂的由四個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂的 晶閘管各串聯(lián)一個(gè)晶閘管各串聯(lián)一個(gè)電抗器電抗器，用來限，用來限 制晶閘管開通時(shí)的制晶閘管開通時(shí)的di/dt。 采用采用負(fù)載換相負(fù)載換相方式工作的，要方式工作的，要 求負(fù)載電流略超前于負(fù)載電壓，即求負(fù)載電流略超前于負(fù)載電壓，即 負(fù)載略呈負(fù)載略呈容性容性。 電容電容C和和L 、R構(gòu)成構(gòu)成并聯(lián)諧振電并聯(lián)諧振電 路路

32、。 輸出電流波形接近輸出電流波形接近矩形波矩形波，含，含 基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn) 小于基波。小于基波。 圖圖4-12 單相橋式電流型單相橋式電流型 （并聯(lián)諧振式）逆變電路（并聯(lián)諧振式）逆變電路 26/47 4.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 工作波形分析工作波形分析 在交流電流的一個(gè)周期內(nèi)，在交流電流的一個(gè)周期內(nèi)， 有有兩個(gè)穩(wěn)定導(dǎo)通階段兩個(gè)穩(wěn)定導(dǎo)通階段和和兩個(gè)換兩個(gè)換 流階段流階段。 t1t2：VT1和和VT4穩(wěn)定導(dǎo)通穩(wěn)定導(dǎo)通 階段，階段，io=Id，t2時(shí)刻前在時(shí)刻前在C上建上建 立了立了左正右負(fù)左正右負(fù)的電壓。的電壓。 在在t2時(shí)刻觸發(fā)時(shí)

33、刻觸發(fā)VT2和和VT3開開 通，開始進(jìn)入換流階段。通，開始進(jìn)入換流階段。 由于換流由于換流電抗器電抗器LT的作用，的作用， VT1 和和VT4不能立刻關(guān)斷，其電不能立刻關(guān)斷，其電 流有一個(gè)減小過程，流有一個(gè)減小過程，VT2和和VT3 的電流也有一個(gè)增大過程。的電流也有一個(gè)增大過程。 圖圖4-13 并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形 27/47 4.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 4個(gè)晶閘管全部導(dǎo)通，負(fù)個(gè)晶閘管全部導(dǎo)通，負(fù) 載電容電壓經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)的放載電容電壓經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)的放 電回路同時(shí)放電。電回路同時(shí)放電。 一個(gè)回路是經(jīng)一個(gè)回路是經(jīng)LT1、 VT1、VT3、LT3回

34、到回到 電容電容C。 另一個(gè)回路是經(jīng)另一個(gè)回路是經(jīng)LT2、 VT2、VT4、LT4回到回到 電容電容C。 當(dāng)當(dāng)t=t4時(shí)，時(shí)，VT1、VT4電流減電流減 至零而關(guān)斷，直流側(cè)電流至零而關(guān)斷，直流側(cè)電流Id 全部從全部從VT1、VT4轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到VT2、 VT3，換流階段結(jié)束換流階段結(jié)束。 圖圖4-13 并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形 28/47 4.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 t 圖圖4-13 并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形 晶閘管需一段時(shí)間才能恢復(fù)正向阻晶閘管需一段時(shí)間才能恢復(fù)正向阻 斷能力，斷能力，t4時(shí)刻換流結(jié)束后還要使時(shí)刻換流

35、結(jié)束后還要使VT1、 VT4承受一段反壓時(shí)間承受一段反壓時(shí)間t ，t= t5- t4應(yīng)大應(yīng)大 于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq。 為保證可靠換流應(yīng)在為保證可靠換流應(yīng)在uo過零前過零前t = t5- t2時(shí)刻觸發(fā)時(shí)刻觸發(fā)VT2、VT3，t 為觸發(fā)引前時(shí)為觸發(fā)引前時(shí) 間間 ttt io超前于超前于uo的時(shí)間的時(shí)間 （負(fù)載的功率因數(shù)角負(fù)載的功率因數(shù)角） t t t 2 把把t 表示為電角度表示為電角度 （弧度）可得（弧度）可得 22 t t (4-16) (4-17) (4-18) 29/47 4.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 基本的數(shù)量關(guān)系基本的數(shù)量關(guān)系 io展開成傅里葉級

36、數(shù)可得展開成傅里葉級數(shù)可得 ttt I i 5sin 5 1 3sin 3 1 sin 4 d o 負(fù)載電壓有效值負(fù)載電壓有效值Uo和直流電壓和直流電壓Ud的關(guān)系的關(guān)系 其基波電流有效值其基波電流有效值Io1為為 d d 1o 9 .0 2 4 I I I 2 cos) 2 cos( 22 cos)cos( 2 dsin2 1 d 1 o o )( o )( d U U ttU tuU AB (4-19) (4-20) 30/47 4.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 一般情況下一般情況下 值較小，可近似認(rèn)為值較小，可近似認(rèn)為cos( /2)1，再考慮到式，再考慮到式(4-18)可

37、得可得 cos 22 od UU 或或 cos 11. 1 cos22 dd o UU U 實(shí)際工作過程中，感應(yīng)線圈參數(shù)隨時(shí)間變化，必須使工作頻率適應(yīng)實(shí)際工作過程中，感應(yīng)線圈參數(shù)隨時(shí)間變化，必須使工作頻率適應(yīng) 負(fù)載的變化而自動調(diào)整，這種控制方式稱為負(fù)載的變化而自動調(diào)整，這種控制方式稱為自勵方式自勵方式。 固定工作頻率的控制方式稱為固定工作頻率的控制方式稱為他勵方式他勵方式。 自勵方式存在自勵方式存在起動問題起動問題，解決方法：，解決方法： 先用他勵方式，系統(tǒng)開始工作后再轉(zhuǎn)入自勵方式。先用他勵方式，系統(tǒng)開始工作后再轉(zhuǎn)入自勵方式。 附加預(yù)充電起動電路。附加預(yù)充電起動電路。 (4-21) 31/47

38、 4.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 t O t O t O t O Id iV iW uUV U 圖5-14 電流型三相橋式 逆變電路的輸出波形 圖5-11 電流型三相橋式逆變電路 電路分析電路分析 基本工作方式是基本工作方式是120導(dǎo)電方式導(dǎo)電方式，每個(gè)臂，每個(gè)臂 一周期內(nèi)導(dǎo)電一周期內(nèi)導(dǎo)電120，每個(gè)時(shí)刻上下橋臂組，每個(gè)時(shí)刻上下橋臂組 各有一個(gè)臂導(dǎo)通。各有一個(gè)臂導(dǎo)通。 換流方式為換流方式為橫向換流橫向換流。 波形分析（波形分析（結(jié)合結(jié)合120 導(dǎo)電，波形分析導(dǎo)電，波形分析） 輸出電流波形和負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，正負(fù)脈輸出電流波形和負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，正負(fù)脈 沖各沖各120的的矩形波矩形波。

39、 輸出電流和三相橋整流帶大電感負(fù)載時(shí)輸出電流和三相橋整流帶大電感負(fù)載時(shí) 的交流電流波形相同，諧波分析表達(dá)式也相的交流電流波形相同，諧波分析表達(dá)式也相 同。同。 輸出線電壓波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，輸出線電壓波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，大體大體 為正弦波為正弦波，但疊加了一些脈沖。，但疊加了一些脈沖。 輸出交流電流的基波有效值輸出交流電流的基波有效值IU1和直流電和直流電 流流Id的關(guān)系為的關(guān)系為 dd1U 78. 0 6 III (4-22) 32/47 4.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 圖圖4-15 串聯(lián)二極管串聯(lián)二極管 式晶閘管逆變電路式晶閘管逆變電路 串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路串聯(lián)二極

40、管式晶閘管逆變電路 主要用于中大功率交流電動機(jī)調(diào)速主要用于中大功率交流電動機(jī)調(diào)速 系統(tǒng)。系統(tǒng)。 電路分析電路分析 是是電流型電流型三相橋式逆變電路，各三相橋式逆變電路，各 橋臂的晶閘管和二極管串聯(lián)使用。橋臂的晶閘管和二極管串聯(lián)使用。 120導(dǎo)電工作方式導(dǎo)電工作方式，輸出波形，輸出波形 和圖和圖4-14的波形大體相同。的波形大體相同。 采用采用強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流方式，電容方式，電容C1 C6為換流電容。為換流電容。 換流過程分析換流過程分析 電容器所充電壓的規(guī)律：對于共電容器所充電壓的規(guī)律：對于共 陽極晶閘管，它與導(dǎo)通晶閘管相連一端陽極晶閘管，它與導(dǎo)通晶閘管相連一端 極性為正，另一端為負(fù)，不與導(dǎo)通

41、晶閘極性為正，另一端為負(fù)，不與導(dǎo)通晶閘 管相連的電容器電壓為零，共陰極的情管相連的電容器電壓為零，共陰極的情 況與此類似，只是電壓極性相反。況與此類似，只是電壓極性相反。 33/47 4.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 - - + UV W + - - UV W a) + - - UV W b) - - + UV W c)d) VT1 VT2 VT3 VD1 VD2 VD3 C13 Id VT1 VT2 VT3 VD1 VD2 VD3 C13 Id VT1 VT2 VT3 VD1 VD2 VD3 C13 Id VT1 VT2 VT3 VD1 VD2 VD3 C13 Id iV i

42、ViU=Id - -i V 等效換流電容等效換流電容概念：圖概念：圖4-16中的換流電容中的換流電容C13就是圖就是圖4-14中的中的C3與與C5串聯(lián)后串聯(lián)后 再與再與C1并聯(lián)的等效電容。并聯(lián)的等效電容。 分析從分析從VT1向向VT3換流的過程換流的過程 假設(shè)換流前假設(shè)換流前VT1和和VT2通，通，C13電壓電壓UC0左正右負(fù)左正右負(fù)。 換流階段分為換流階段分為恒流放電恒流放電和和二極管換流二極管換流兩個(gè)階段。兩個(gè)階段。 t1時(shí)刻觸發(fā)時(shí)刻觸發(fā)VT3導(dǎo)通導(dǎo)通，VT1被施以反壓而被施以反壓而關(guān)斷關(guān)斷，Id從從VT1換到換到VT3，C13通過通過 VD1、U相負(fù)載、相負(fù)載、W相負(fù)載、相負(fù)載、VD2、

43、VT2、直流電源和、直流電源和VT3放電，放電電流恒放電，放電電流恒 為為Id，故稱，故稱恒流放電階段恒流放電階段，如圖，如圖416b。 圖圖4-16 換流過程各階段的電流路徑換流過程各階段的電流路徑 34/47 4.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 - - + UV W + - - UV W a) + - - UV W b) - - + UV W c)d) VT1 VT2 VT3 VD1 VD2 VD3 C13 Id VT1 VT2 VT3 VD1 VD2 VD3 C13 Id VT1 VT2 VT3 VD1 VD2 VD3 C13 Id VT1 VT2 VT3 VD1 VD2

44、VD3 C13 Id iV iViU=Id - -i V 圖圖4-16 換流過程各階段的電流路徑換流過程各階段的電流路徑 uC13下降到零之前，下降到零之前，VT1承受反壓，反壓時(shí)間大于承受反壓，反壓時(shí)間大于tq就能保證可靠關(guān)斷。就能保證可靠關(guān)斷。 t2時(shí)刻時(shí)刻uC13降到零，之后降到零，之后C13反向充電，忽略負(fù)載電阻壓降，則二極管反向充電，忽略負(fù)載電阻壓降，則二極管VD3導(dǎo)通，導(dǎo)通， 電流為電流為iV，VD1電流為電流為iU=Id-iV，VD1和和VD3同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)入同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)入二極管換流階段二極管換流階段。 隨著隨著C13電壓增高，充電電流漸小，電壓增高，充電電流漸小，iV漸大，漸大，

45、t3時(shí)刻時(shí)刻iU減到零，減到零，iV=Id，VD1承受承受 反壓而關(guān)斷，二極管換流階段結(jié)束。反壓而關(guān)斷，二極管換流階段結(jié)束。 t3以后，進(jìn)入以后，進(jìn)入VT2、VT3穩(wěn)定導(dǎo)通階段穩(wěn)定導(dǎo)通階段。 35/47 4.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 t t O u O i UCO u C13 u C5 uC3 - -U CO Id iUiV t 1 t 2 t 3 圖圖4-17 串聯(lián)二極管晶閘管串聯(lián)二極管晶閘管 逆變電路換流過程波形逆變電路換流過程波形 從從VT1向向VT3換流的過程中，如果負(fù)換流的過程中，如果負(fù) 載為載為交流電動機(jī)交流電動機(jī)，則在，則在t2時(shí)刻時(shí)刻uC13降至降至 零時(shí)，

46、如電機(jī)反電動勢零時(shí)，如電機(jī)反電動勢eVU0，則，則VD3 仍承受反向電壓而不能導(dǎo)通。直到仍承受反向電壓而不能導(dǎo)通。直到uC13 升高到升高到與與eVU相等相等后，后，VD3才承受正向才承受正向 電壓而導(dǎo)通，進(jìn)入電壓而導(dǎo)通，進(jìn)入VD3和和VD1同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)導(dǎo)通 的二極管換流階段。的二極管換流階段。 波形分析波形分析 圖圖4-17給出了電感負(fù)載時(shí)給出了電感負(fù)載時(shí)uC13、iU 和和iV的波形圖。的波形圖。 uC1的波形和的波形和uC13完全相同。完全相同。 uC3從從零零變到變到-UC0，uC5從從UC0變到變到 零零，變化幅度是，變化幅度是C1的一半。的一半。 這些電壓恰好符合相隔這些電壓恰好符

47、合相隔120后從后從 VT3到到VT5換流時(shí)的要求，為下次換流換流時(shí)的要求，為下次換流 準(zhǔn)備好了條件。準(zhǔn)備好了條件。 36/47 4.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 O O O O O t t t O t t VT 4導(dǎo)通 UVW iV iW i U udM VT 1導(dǎo)通 VT 3導(dǎo)通 VT 6導(dǎo)通 VT 5導(dǎo)通 VT 2導(dǎo)通 uVT1 圖圖4-19 無換相器電動機(jī)電路工作波形無換相器電動機(jī)電路工作波形 圖圖4-18 無換相器電動機(jī)的基本電路無換相器電動機(jī)的基本電路 負(fù)載為同步電動機(jī)負(fù)載為同步電動機(jī) 其工作特性和調(diào)速方式都和直流電其工作特性和調(diào)速方式都和直流電 動機(jī)相似，但沒有換

48、向器，因此被稱為動機(jī)相似，但沒有換向器，因此被稱為 無換向器電動機(jī)無換向器電動機(jī)。 采用采用120導(dǎo)電方式導(dǎo)電方式，利用電動機(jī)，利用電動機(jī) 反電勢反電勢實(shí)現(xiàn)換流。實(shí)現(xiàn)換流。 BQ是轉(zhuǎn)子位置檢測器，用來檢測是轉(zhuǎn)子位置檢測器，用來檢測 磁極位置以決定什么時(shí)候給哪個(gè)晶閘管磁極位置以決定什么時(shí)候給哪個(gè)晶閘管 發(fā)出觸發(fā)脈沖。發(fā)出觸發(fā)脈沖。 37/47 4.4 多重逆變電路和多電平逆變電路多重逆變電路和多電平逆變電路 4.4.1 多重逆變電路多重逆變電路 4.4.2 多電平逆變電路多電平逆變電路 38/47 4.4 多重逆變電路和多電平逆變電路多重逆變電路和多電平逆變電路引言引言 電壓型電壓型逆變電路的輸

49、出電壓是矩形波，逆變電路的輸出電壓是矩形波，電流型電流型逆逆 變電路的輸出電流是矩形波，變電路的輸出電流是矩形波，矩形波矩形波中含有較多中含有較多 的的諧波諧波，對負(fù)載會產(chǎn)生不利影響。，對負(fù)載會產(chǎn)生不利影響。 常常采用多重逆變電路把幾個(gè)矩形波組合起來，常常采用多重逆變電路把幾個(gè)矩形波組合起來， 使之成為使之成為接近正弦波接近正弦波的波形。的波形。 也可以改變電路結(jié)構(gòu)，構(gòu)成多電平逆變電路，它也可以改變電路結(jié)構(gòu)，構(gòu)成多電平逆變電路，它 能夠輸出較多的電平，從而使輸出電壓向正弦波能夠輸出較多的電平，從而使輸出電壓向正弦波 靠近?？拷?。 39/47 4.4.1 多重逆變電路多重逆變電路 120 60

50、180 t O t O t O 三次諧波 三次諧波 u1 u 2 u o 圖圖4-20 二重單相逆變電路二重單相逆變電路 圖圖4-21 二重逆變電路的工作波形二重逆變電路的工作波形 二重單相電壓型逆變電路二重單相電壓型逆變電路 兩個(gè)單相全橋逆變電路組成，輸出通過變兩個(gè)單相全橋逆變電路組成，輸出通過變 壓器壓器T1和和T2串聯(lián)串聯(lián)起來。起來。 輸出波形輸出波形 兩個(gè)單相的輸出兩個(gè)單相的輸出u1和和u2是是180矩形波矩形波。 u1和和u2相位錯(cuò)開相位錯(cuò)開 =60,其中的其中的3次諧波就次諧波就 錯(cuò)開了錯(cuò)開了360=180，變壓器串聯(lián)合成后，變壓器串聯(lián)合成后，3次次 諧波互相抵消諧波互相抵消，總輸

51、出電壓中不含，總輸出電壓中不含3次諧波。次諧波。 uo波形是波形是120矩形波，含矩形波，含6k1次諧波次諧波， 3k次諧波都被抵消。次諧波都被抵消。 由此得出的一些結(jié)論由此得出的一些結(jié)論 把若干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差把若干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差 組合起來，使它們所含的某些主要諧波分量相組合起來，使它們所含的某些主要諧波分量相 互抵消，就可以得到較為接近正弦波的波形?；サ窒?，就可以得到較為接近正弦波的波形。 多重逆變電路有多重逆變電路有串聯(lián)多重串聯(lián)多重和和并聯(lián)多重并聯(lián)多重兩種兩種 方式，電壓型逆變電路多用串聯(lián)多重方式，電方式，電壓型逆變電路多用串聯(lián)多重方式，電 流型逆變電路多用

52、并聯(lián)多重方式。流型逆變電路多用并聯(lián)多重方式。 40/47 4.4.1 多重逆變電路多重逆變電路 圖圖4-22 三相電壓型二重逆變電路三相電壓型二重逆變電路 三相電壓型二重逆變電路三相電壓型二重逆變電路 電路分析電路分析 由兩個(gè)三相橋式逆變電路構(gòu)成，由兩個(gè)三相橋式逆變電路構(gòu)成， 輸出通過輸出通過變壓器串聯(lián)變壓器串聯(lián)合成。合成。 兩個(gè)逆變電路均為兩個(gè)逆變電路均為180導(dǎo)通方導(dǎo)通方 式式。 工作時(shí)，逆變橋工作時(shí)，逆變橋II的相位比逆的相位比逆 變橋變橋I滯后滯后30。 T1為為/ Y聯(lián)結(jié)，線電壓變比聯(lián)結(jié)，線電壓變比 為為 ，T2一次側(cè)一次側(cè)聯(lián)結(jié)，二次側(cè)兩繞聯(lián)結(jié)，二次側(cè)兩繞 組組曲折星形接法曲折星形接

53、法，其二次電壓相對于，其二次電壓相對于 一次電壓而言，比一次電壓而言，比T1的接法超前的接法超前30， 以抵消逆變橋以抵消逆變橋II比逆變橋比逆變橋I滯后的滯后的30， 這樣這樣uU2和和uU1的的基波相位就相同基波相位就相同。 如果如果T2和和T1一次側(cè)匝數(shù)相同，一次側(cè)匝數(shù)相同， 為了使為了使uU2和和uU1基波幅值相同基波幅值相同，T2和和 T1二次側(cè)間的匝比就應(yīng)為二次側(cè)間的匝比就應(yīng)為 。 3:1 3/1 41/47 4.4.1 多重逆變電路多重逆變電路 UA21UUN U U2 -U B22 U U1(UA1) t O t O t O t O t O 3 1 3 1 ) (1+) U U

54、1 U A21 -U B22 U U2 U UN (U A1)U d U d 3 2 U d 3 1 U d 3 2 U d (1+ U d 3 1 U d 圖圖4-23 二次側(cè)基波電壓合成相量圖二次側(cè)基波電壓合成相量圖 圖圖4-24 三相電壓型二重逆變電路波形圖三相電壓型二重逆變電路波形圖 工作波形工作波形 T1、T2二次側(cè)基波電壓二次側(cè)基波電壓 合成情況的相量圖如圖合成情況的相量圖如圖4-23 所示，圖中所示，圖中UA1、UA21、UB22 分別是變壓器繞組分別是變壓器繞組A1、A21、 B22上的基波電壓相量。上的基波電壓相量。 由圖由圖4-24可以看出，可以看出，uUN 比比uU1接近

55、正弦波。接近正弦波。 42/47 4.4.1 多重逆變電路多重逆變電路 基本的數(shù)量關(guān)系基本的數(shù)量關(guān)系 把把uU1展開成傅里葉級數(shù)得展開成傅里葉級數(shù)得 n k tn n t U u sin) 1( 1 sin 32 d U1 式中，式中，n=6k1，k為自然數(shù)。為自然數(shù)。 uU1的基波分量有效值為的基波分量有效值為 d d U11 78.0 6 U U U n次諧波有效值為次諧波有效值為 n U U d U1n 6 (4-23) (4-24) (4-25) 43/47 4.4.1 多重逆變電路多重逆變電路 輸出相電壓輸出相電壓uUN的基波電壓有效值為的基波電壓有效值為 d d UN1 56.1

56、62 U U U 其其n次諧波有效值為次諧波有效值為 UN1 d UNn 162 U nn U U 式中，式中，n=12k1，k為自然數(shù)，在為自然數(shù)，在uUN中已不含中已不含5次、次、7次等諧波。次等諧波。 該三相電壓型二重逆變電路的直流側(cè)電流每周期脈動該三相電壓型二重逆變電路的直流側(cè)電流每周期脈動12次，稱為次，稱為12脈脈 波逆變電路波逆變電路，一般來說，使，一般來說，使m個(gè)三相橋式逆變電路的相位依次錯(cuò)開個(gè)三相橋式逆變電路的相位依次錯(cuò)開 運(yùn)行，連同使它們輸出電壓合成并抵消上述相位差的變壓器，運(yùn)行，連同使它們輸出電壓合成并抵消上述相位差的變壓器， 就可以構(gòu)成就可以構(gòu)成脈波數(shù)為脈波數(shù)為6m的逆

57、變電路的逆變電路。 )3/( m (4-26) (4-27) 44/47 4.4.2 多電平逆變電路多電平逆變電路 t O t O t O t O t O t O t O t O a) b) c) d) e) f) g) h) u UN u UN u UV i U i d u VN u WN u NN U d U d 2 U d 3 U d 6 2 U d 3 圖圖4-9 三相電壓型橋式逆變電路三相電壓型橋式逆變電路 圖圖4-10 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形電壓型三相橋式逆變電路的工作波形 回顧圖回顧圖4-9三相電壓型橋式三相電壓型橋式 逆變電路和圖逆變電路和圖4-10的波形，的波形， 以以N為參考點(diǎn)，輸出相電壓為參考點(diǎn)，輸出相電壓