電力電子技術第4章 逆變電路

1、 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 本章小結本章小結第第4章章 逆變電路逆變電路2引言引言逆變的概念逆變的概念 與整流相對應，與整流相對應，直流電直流電變成變成交流電交流電。 交流側接電網(wǎng)，為交流側接電網(wǎng)，為有源逆變有源逆變。 交流側接負載，為交流側接負載，為無源逆變無源逆變。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

2、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用主要應用 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。 交流電機調速用變頻器、不間斷電源、感應加熱電源交流電機調速用變頻器、不間斷電源、感應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。34.1 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44.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理單相橋式逆變電路的工作原理單相橋式逆變電路的工作原理 S1S4是橋式

3、電路的是橋式電路的4個臂，由電力電子器件及輔助電個臂，由電力電子器件及輔助電路組成。路組成。 負載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2 當開關當開關S1、S4閉合，閉合，S2、S3斷開時，負載電壓斷開時，負載電壓uo為正；為正；當開關當開關S1、S4斷開，斷開，S2、S3閉合時，閉合時，uo為負，這樣就把直為負，這樣就把直流電變成了交流電。流電變成了交流電。54.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理負載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2 改變改變兩組開關的切換頻率兩組開關的切換頻率，即可改變輸出，即可改變輸出交流電的頻交流電的頻率率。 電阻

4、負載時，負載電流電阻負載時，負載電流io和和uo的波形相同，相位也相的波形相同，相位也相同。同。 阻感負載時，阻感負載時，io相位滯后于相位滯后于uo，波形也不同。，波形也不同。64.1.2 換流方式分類換流方式分類換流換流 電流從一個支路向另一個支路轉移的過程，也稱為電流從一個支路向另一個支路轉移的過程，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斷如何使器件關斷。換流方式換流方式器件換流器件換流電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流利用利用全控型器件的自關斷能力全控型器件的自關斷能力進行進行換流換流負載換流負載換流強迫換流強迫換流74.1.2 換流方式分類換流方式分類 電網(wǎng)換流（電

5、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。 將負的電網(wǎng)電壓施加在欲關斷的晶閘管上即可使其關將負的電網(wǎng)電壓施加在欲關斷的晶閘管上即可使其關斷。不需要器件具有門極可關斷能力，但不適用于沒有斷。不需要器件具有門極可關斷能力，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。uuu10ud2010OOIdidUd0時，時，V12和和VD1導通；導通； iU0時，時，V41和和VD4導通。導通。通過通過VD1和和VD4導導通將通將U點電位鉗位點電位鉗位在在O點電位上點電位上524.4.2 多電平逆變電路多電平逆變電路 線電壓的電平線電

6、壓的電平 相電壓相減得到線電壓。相電壓相減得到線電壓。 兩電平逆變電路的輸出線電壓有兩電平逆變電路的輸出線電壓有Ud和和0三種電平，三電平逆變三種電平，三電平逆變電路的輸出線電壓有電路的輸出線電壓有Ud、Ud/2和和0五種電平。五種電平。 三電平逆變電路輸出三電平逆變電路輸出電壓諧波電壓諧波可大大少于兩電平逆變電路?？纱蟠笊儆趦呻娖侥孀冸娐贰?三電平逆變電路另一突出優(yōu)點：每個主開關器件承受電壓為直三電平逆變電路另一突出優(yōu)點：每個主開關器件承受電壓為直流側電壓的一半。流側電壓的一半。用與三電平電路類似的方法，還可構成五電平、七電平用與三電平電路類似的方法，還可構成五電平、七電平等更多電平的電路，

7、三電平及更多電平的逆變電路統(tǒng)稱等更多電平的電路，三電平及更多電平的逆變電路統(tǒng)稱為多電平逆變電路。為多電平逆變電路。53本章小結本章小結講述基本的逆變電路的結構及其工作原理講述基本的逆變電路的結構及其工作原理 四大類基本變流電路中，四大類基本變流電路中，AC/DC和和DC/AC兩類電路更兩類電路更為基本、更為重要。為基本、更為重要。換流方式換流方式 分為分為外部換流外部換流和和自換流自換流兩大類，外部換流包括兩大類，外部換流包括電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流和和負載換流負載換流兩種，自換流包括兩種，自換流包括器件換流器件換流和和強迫換流強迫換流兩種。兩種。 換流概念在晶閘管時代十分重要，全控型器件時代其重換流

8、概念在晶閘管時代十分重要，全控型器件時代其重要性有所下降。要性有所下降。54本章小結本章小結逆變電路分類方法逆變電路分類方法 可按可按換流方式換流方式、輸出相數(shù)輸出相數(shù)、直流電源的性質或用途直流電源的性質或用途等分類。等分類。 本章主要采用按直流側電源性質分類的方法，分為本章主要采用按直流側電源性質分類的方法，分為電壓型電壓型和和電流型電流型兩類。兩類。 電壓型和電流型的概念用于其他電路，會對這些電路有更深刻的認電壓型和電流型的概念用于其他電路，會對這些電路有更深刻的認識，負載為大電感的整流電路可看為電流型整流電路，電容濾波的識，負載為大電感的整流電路可看為電流型整流電路，電容濾波的整流電路可看成為電壓型整流電路。整流電路可看成為電壓型整流電路。與其它章的關系與其它章的關系 本章對逆變電路的講述是很基本的，還遠不完整，第本章對逆變電路的講述是很基本的，還遠不完整，第7章的章的PWM控控制技術制技術在逆變電路中應用最多，絕大部分逆變電路都是在逆變電路中應用最多，絕大部分逆變電路都是PWM控制控制的，學完下一章才能對逆變電路有一個較為完整的認識。的，學完下一章才能對逆變電路有一個較為完整的認識。 逆變電路的直流電源往往由整流電路而來，二都結合構成逆變電路的直流電源往往由整流電路而來，二都結合構成間接交流間接交流變流電路變流電路