第五章逆變電路

第五章逆變電路2023/6/221第一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五■

引言

5.1換流方式

5.1.1逆變電路的基本工作原理

5.1.2換流方式分類

5.2電壓型逆變電路

5.2.1單相電壓型逆變電路

5.2.2三相電壓型逆變電路

5.3電流型逆變電路

5.3.1單相電流型逆變電路

5.3.2三相電流型逆變電路

5.4多重逆變電路和多電平逆變電路

5.4.1多重逆變電路

5.4.2多電平逆變電路

本章小結(jié)第5章逆變電路

第二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五引言逆變(DC-AC)概念逆變——與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變交流側(cè)接負(fù)載，為無(wú)源逆變本章講述無(wú)源逆變逆變與變頻變頻電路：交交變頻和交直交變頻兩種交直交變頻由交直變換和直交變換兩部分組成，后一部分就是逆變■第三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五引言

逆變電路的應(yīng)用蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等直流電源向交流負(fù)載供電時(shí)，需要逆變電路交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源(UPS)、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■第四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1換流方式

5.1.1逆變電路的基本工作原理單相橋式逆變電路為例S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成S1、S4閉合，S2、S3斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載電壓uo為正圖5-1逆變電路及其波形舉例■第五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.1逆變電路的基本工作原理

S1、S4斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，uo為負(fù)，把直流電變成了交流電

改變兩組開(kāi)關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同■5-1逆變電路及其波形舉例第六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.1逆變電路的基本工作原理阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于uo，波形不同.

t1前：S1、S4通，uo和io均為正t1時(shí)刻:斷開(kāi)S1、S4，合上S2、S3，uo變負(fù)，但io不能立刻反向io從電源負(fù)極流出，經(jīng)S2、負(fù)載和S3流回正極，負(fù)載電感能量向電源反饋，io逐漸減小，t2時(shí)刻降為零，之后io才反向并增大■第七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.2換流方式分類換流—電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過(guò)程.(也稱換相)開(kāi)通：適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可使其開(kāi)通關(guān)斷：全控型器件可通過(guò)門極關(guān)斷半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷一般在晶閘管電流過(guò)零后施加一定時(shí)間反壓，才能關(guān)斷研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷本章?lián)Q流及換流方式問(wèn)題最為全面集中,因此在本章講述■第八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.2換流方式分類1.器件換流利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流（DeviceCommutation）2.電網(wǎng)換流由電網(wǎng)提供換流電壓稱為電網(wǎng)換流（LineCommutation）可控整流電路、交流調(diào)壓電路和采用相控方式的交交變頻電路，不需要器件有門極關(guān)斷能力，也不需要為換流附加元件。3.負(fù)載換流由負(fù)載提供換流電壓稱為負(fù)載換流（LoadCommutation）條件（p133）：負(fù)載電流相位超前于負(fù)載電壓的場(chǎng)合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流，負(fù)載為電容性負(fù)載時(shí)，負(fù)載為同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。■第九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.2換流方式分類

基本的負(fù)載換流逆變電路：采用晶閘管負(fù)載：電阻電感串聯(lián)后再和電容并聯(lián)，工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性電容為改善負(fù)載功率因數(shù)使其略呈容性而接入直流側(cè)串入大電感Ldid基本沒(méi)有脈動(dòng)圖5-2負(fù)載換流電路及其工作波形

■第十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.2換流方式分類工作過(guò)程（工作波形圖5-2b）4個(gè)臂的切換僅使電流路徑改變，負(fù)載電流基本呈矩形波負(fù)載工作在對(duì)基波電流接近并聯(lián)諧振的狀態(tài)，對(duì)基波阻抗很大，對(duì)諧波阻抗很小，uo波形接近正弦■圖5-2負(fù)載換流電路及其工作波形

第十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.2換流方式分類工作過(guò)程t1前：VT1、VT4通，VT2、VT3斷，uo、io均為正，VT2、VT3電壓即為uot1時(shí)：觸發(fā)VT2、VT3使其開(kāi)通，uo加到VT4、VT1上使其承受反壓而關(guān)斷，電流從VT1、VT4換到VT3、VT2t1必須在uo過(guò)零前并留有足夠裕量，才能使換流順利完成■圖5-2負(fù)載換流電路及其工作波形

第十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.2換流方式分類4.強(qiáng)迫換流設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向電壓或反向電流的換流方式稱為強(qiáng)迫換流（ForcedCommutation）通常利用附加電容上儲(chǔ)存的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也稱為電容換流直接耦合式強(qiáng)迫換流——由換流電路內(nèi)電容提供換流電壓VT通態(tài)時(shí)，先給電容C充電。合上S就可使晶閘管被施加反壓而關(guān)斷圖5-3直接耦合式強(qiáng)迫換流原理圖■第十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.2換流方式分類電感耦合式強(qiáng)迫換流：通過(guò)換流電路內(nèi)電容和電感耦合提供換流電壓或換流電流兩種電感耦合式強(qiáng)迫換流：圖5-4a中晶閘管在LC振蕩第一個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷圖5-4b中晶閘管在LC振蕩第二個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷圖5-4電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖給晶閘管加上反向電壓而使其關(guān)斷的換流也叫電壓換流（圖5-3）先使晶閘管電流減為零，然后通過(guò)反并聯(lián)二極管使其加

反壓的換流叫電流換流

■第十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1.2換流方式分類器件換流——適用于全控型器件其余三種方式——針對(duì)晶閘管器件換流和強(qiáng)迫換流——屬于自換流電網(wǎng)換流和負(fù)載換流——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)移，而是在支路內(nèi)部終止流通而變?yōu)榱?，則稱為熄滅■第十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2電壓型逆變電路逆變電路按其直流電源性質(zhì)不同分為兩種電壓型逆變電路或電壓源型逆變電路電流型逆變電路或電流源型逆變電路電壓型逆變電路的特點(diǎn)(1)

直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)(2)

輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同(3)

阻感負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管圖5-5電壓型逆變電路舉例（全橋逆變電路）圖5-1電路的具體實(shí)現(xiàn)■第十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五理想電壓源與理想電流源

理想電壓源：輸出電壓不隨時(shí)間的變化而變化，而電壓源的電流隨外電路的改變而改變。理想電流源：輸出電流不隨時(shí)間的變化而變化，而電流源的端電壓隨外電路的改變而改變。返回

第十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.1單相電壓型逆變電路1．半橋逆變電路電路結(jié)構(gòu)

工作原理V1和V2柵極信號(hào)在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，互補(bǔ)uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2圖5-6單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形■第十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.1單相電壓型逆變電路io波形隨負(fù)載而異，感性負(fù)載時(shí)，V1或V2通時(shí)，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量VD1或VD2通時(shí)，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋VD1、VD2稱為反饋二極管,還使io連續(xù)，又稱續(xù)流二極管■圖5-6單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形第十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.1單相電壓型逆變電路特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，使用器件少缺點(diǎn)：交流電壓幅值Ud/2，直流側(cè)需兩電容器串聯(lián)，要控制兩者電壓均衡用于幾kW以下的小功率逆變電源單相全橋、三相橋式都可看成若干個(gè)半橋逆變電路的組合■第二十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.1單相電壓型逆變電路2．全橋逆變電路電路結(jié)構(gòu)及工作情況(圖5-5)，兩個(gè)半橋電路的組合1和4一對(duì)，2和3另一對(duì)，成對(duì)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，兩對(duì)交替各導(dǎo)通180°uo波形同圖5-6b半橋電路的uo，幅值高出一倍Um=Udio波形和圖5-6b中的io相同，幅值增加一倍單相逆變電路中應(yīng)用最多的■第二十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五

輸出電壓定量分析

uo成傅里葉級(jí)數(shù)

基波幅值(5-2)基波有效值(5-3)

uo為正負(fù)各180°時(shí)，要改變輸出電壓有效值只能改變Ud來(lái)實(shí)現(xiàn)(5-1)5.2.1單相電壓型逆變電路■第二十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.1單相電壓型逆變電路移相調(diào)壓（圖5-7）可采用移相方式調(diào)節(jié)逆變電路的輸出電壓，稱為移相調(diào)壓各柵極信號(hào)為180°正偏，180°反偏，且V1和V2互補(bǔ)，V3和V4互補(bǔ)關(guān)系不變V3的柵極信號(hào)只比V1落后(0<

<180°)V3、V4的柵極信號(hào)分別比V2、V1的前移180°-

uo成為正負(fù)各為的脈沖，改變

即可調(diào)節(jié)輸出電壓有效值圖5-7單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式■第二十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.1單相電壓型逆變電路3．帶中心抽頭變壓器的逆變電路(自學(xué)）交替驅(qū)動(dòng)兩個(gè)IGBT，經(jīng)變壓器耦合給負(fù)載加上矩形波交流電壓兩個(gè)二極管的作用也是提供無(wú)功能量的反饋通道Ud和負(fù)載參數(shù)相同，變壓器匝比為1:1:1時(shí)，uo和io波形及幅值與全橋逆變電路完全相同圖5-8帶中心抽頭變壓器的逆變電路與全橋電路的比較比全橋電路少用一半開(kāi)關(guān)器件器件承受的電壓為2Ud，比全橋電路高一倍必須有一個(gè)變壓器■第二十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.2三相電壓型逆變電路(自學(xué)）三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電路應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路可看成由三個(gè)半橋逆變電路組成圖5-9三相電壓型橋式逆變電路180°導(dǎo)電方式每橋臂導(dǎo)電180°，同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開(kāi)始導(dǎo)電的角度差120°任一瞬間有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流■第二十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五

波形分析■圖5-10電壓型三相橋式逆變電路的工作波形第二十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.2三相電壓型逆變電路(自學(xué)）負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N'的電壓：U相，1通，uUN'=Ud/2，4通，uUN'=-Ud/2負(fù)載線電壓(5-4)負(fù)載相電壓

(5-5)負(fù)載中點(diǎn)和電源中點(diǎn)間電壓(5-6)■第二十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.2三相電壓型逆變電路(自學(xué)）負(fù)載三相對(duì)稱時(shí)有uUN+uVN+uWN=0，于是 (5-7)利用式(5-5)和(5-7)可繪出uUN、uVN、uWN波形負(fù)載已知時(shí)，可由uUN波形求出iU波形一相上下兩橋臂間的換流過(guò)程和半橋電路相似橋臂1、3、5的電流相加可得直流側(cè)電流id的波形，id每60°脈動(dòng)一次，直流電壓基本無(wú)脈動(dòng)，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的，這是電壓型逆變電路的一個(gè)特點(diǎn)■第二十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.2三相電壓型逆變電路(自學(xué)）定量分析輸出線電壓

uUV展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)

式中，，k為自然數(shù)(5-8)■第二十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.2三相電壓型逆變電路(自學(xué)）輸出線電壓有效值基波幅值基波有效值(5-9)(5-10)(5-11)■第三十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.2三相電壓型逆變電路(自學(xué)）

負(fù)載相電壓uUN展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)得

式中，，k為自然數(shù)(5-12)■第三十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.2三相電壓型逆變電路(自學(xué)）負(fù)載相電壓有效值基波有效值基波幅值為防止同一相上下兩橋臂開(kāi)關(guān)器件直通，引起直流側(cè)電源的短路，要采取“先斷后通”的方法(5-13)(5-14)(5-15)■第三十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3電流型逆變電路直流電源為電流源的逆變電路——電流型逆變電路一般在直流側(cè)串聯(lián)大電感，電流脈動(dòng)很小，可近似看成直流電流源實(shí)例之一：圖5-11電流型三相橋式逆變電路交流側(cè)電容用于吸收換流時(shí)負(fù)載電感中存貯的能量圖5-11電流型三相橋式逆變電路■第三十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3電流型逆變電路電流型逆變電路主要特點(diǎn)(1)

直流側(cè)串大電感，相當(dāng)于電流源(2)

交流輸出電流為矩形波，輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同(3)

直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用，因?yàn)榉答仧o(wú)功能量時(shí)直流電流并不反向，因此不必給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流■第三十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.1單相電流型逆變電路4橋臂，每橋臂晶閘管各串聯(lián)一個(gè)電抗器LT，用來(lái)限制晶閘管開(kāi)通時(shí)的di/dt1、4和2、3以1000~2500Hz的中頻輪流導(dǎo)通，可得到中頻交流電采用負(fù)載換相方式，要求負(fù)載電流略超前于負(fù)載電壓負(fù)載一般是電磁感應(yīng)線圈，加熱線圈內(nèi)的鋼料，R和L串聯(lián)為其等效電路因功率因數(shù)很低，故并聯(lián)CC和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，故此電路稱為并聯(lián)諧振式逆變電路■圖5-12單相橋式電流型逆變電路

第三十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.1單相電流型逆變電路輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波因基波頻率接近負(fù)載電路諧振頻率，故負(fù)載對(duì)基波呈高阻抗，對(duì)諧波呈低阻抗，諧波在負(fù)載上產(chǎn)生的壓降很小，因此負(fù)載電壓波形接近正弦圖5-12單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

■圖5-13并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形

第三十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.1單相電流型逆變電路工作波形分析一周期內(nèi)，兩個(gè)穩(wěn)定導(dǎo)通階段和兩個(gè)換流階段t1~t2：VT1和VT4穩(wěn)定導(dǎo)通階段，iｏ=Id，t2時(shí)刻前在C上建立了左正右負(fù)的電壓t2~t4：t2時(shí)觸發(fā)VT2和VT3開(kāi)通，進(jìn)入換流階段■第三十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五工作波形分析t2~t4：t2時(shí)觸發(fā)VT2和VT3開(kāi)通，進(jìn)入換流階段LT使VT1、VT4不能立刻關(guān)斷，電流有一個(gè)減小過(guò)程VT2、VT3電流有一個(gè)增大過(guò)程4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)的放電回路同時(shí)放電：LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一個(gè)經(jīng)LT2、VT2、VT4、LT4到C■圖5-12單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

圖5-13并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形

第三十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五工作波形分析t2~t4：t2時(shí)觸發(fā)VT2和VT3開(kāi)通，進(jìn)入換流階段t=t4時(shí)，VT1、VT4電流減至零而關(guān)斷，換流階段結(jié)束t4－t2=tg稱為換流時(shí)間io在t3時(shí)刻，即iVT1=iVT2時(shí)刻過(guò)零，t3時(shí)刻大體位于t2和t4的中點(diǎn)■圖5-12單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

圖5-13并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形

第三十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.1單相電流型逆變電路保證晶閘管的可靠關(guān)斷（圖5-13）晶閘管需一段時(shí)間才能恢復(fù)正向阻斷能力，換流結(jié)束后還要使VT1、VT4承受一段反壓時(shí)間tbtb=t5-t4應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq圖5-13并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形

■第四十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.1單相電流型逆變電路

數(shù)量分析忽略換流過(guò)程，io可近似成矩形波，展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)(5-19)基波電流有效值

(5-20)負(fù)載電壓有效值Uo和直流電壓Ud的關(guān)系（忽略Ld的損耗，忽略晶閘管壓降）(5-21)■第四十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.1單相電流型逆變電路實(shí)際工作過(guò)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(dòng)調(diào)整，這種控制方式稱為自勵(lì)方式固定工作頻率的控制方式稱為他勵(lì)方式自勵(lì)方式存在起動(dòng)問(wèn)題，解決方法：先用他勵(lì)方式，系統(tǒng)開(kāi)始工作后再轉(zhuǎn)入自勵(lì)方式附加預(yù)充電起動(dòng)電路(即：預(yù)先給C充電，形成振蕩）■第四十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相電流型逆變電路(自學(xué)）電流型三相橋式逆變電路（圖5-11，采用全控型器件）基本工作方式是120°導(dǎo)電方式—每個(gè)臂一周期內(nèi)導(dǎo)電120°每時(shí)刻上下橋臂組各有一個(gè)臂導(dǎo)通，橫向換流圖5-14電流型三相橋式逆變電路的輸出波形

波形分析輸出電流波形和負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)，正負(fù)脈沖各120°的矩形波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)式也相同輸出線電壓波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，大體為正弦波輸出交流電流的基波有效值■第四十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相電流型逆變電路(自學(xué)）串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路主要用于中大功率交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電流型三相橋式逆變電路各橋臂的晶閘管和二極管串聯(lián)使用120°導(dǎo)電工作方式，輸出波形和圖5-14的波形大體相同強(qiáng)迫換流方式，電容C1~C6為換流電容圖5-15串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路

■第四十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相電流型逆變電路(自學(xué)）換流過(guò)程分析電容器充電規(guī)律：對(duì)共陽(yáng)極晶閘管，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)通晶閘管相連的電容器電壓為零等效換流電容：例如分析從VT1向VT3換流時(shí)，C13就是C3與C5串聯(lián)后再與C1并聯(lián)的等效電容圖5-16換流過(guò)程各階段的電流路徑■第四十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相電流型逆變電路(自學(xué)）從VT1向VT3換流的過(guò)程(圖5-16）換流前VT1和VT2通，C13電壓UC0左正右負(fù)恒流放電階段t1時(shí)刻觸發(fā)VT3導(dǎo)通，VT1被施以反壓而關(guān)斷Id從VT1換到VT3，C13通過(guò)VD1、U相負(fù)載、W相負(fù)載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電，放電電流恒為Id，故稱恒流放電階段uC13下降到零之前，VT1承受反壓，反壓時(shí)間大于tq就能保證關(guān)斷■第四十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相電流型逆變電路(自學(xué)）二極管換流階段t2時(shí)刻uC13降到零，之后C13反向充電。忽略負(fù)載電阻壓降，則二極管VD3導(dǎo)通，電流為iV，VD1電流為iU=Id-iV，VD1和VD3同時(shí)通，進(jìn)入二極管換流階段隨著C13電壓增高，充電電流漸小，iV漸大，t3時(shí)刻iU減到零，iV=Id，VD1承受反壓而關(guān)斷，二極管換流階段結(jié)束t3以后，VT2、VT3穩(wěn)定導(dǎo)通階段■第四十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相電流型逆變電路(自學(xué)）波形分析電感負(fù)載時(shí)，uC13、iU、iV及uC1、uC3、uC5波形uC1的波形和uC13完全相同，從UC0降為－UC0C3和C5是串聯(lián)后再和C1并聯(lián)的，電壓變化的幅度是C1的一半uC3從零變到-UC0，uC5從UC0變到零這些電壓恰好符合相隔120°后從VT3到VT5換流時(shí)的要求圖5-17串聯(lián)二極管晶閘管逆變電路換流過(guò)程波形■第四十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相電流型逆變電路(自學(xué)）無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)電流型三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，負(fù)載換流工作特性和調(diào)速方式和直流電動(dòng)機(jī)相似，但無(wú)換向器，因此稱為無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)圖5-18無(wú)換相器電動(dòng)機(jī)的基本電路■第四十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相電流型逆變電路(自學(xué)）BQ——轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器，檢測(cè)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)脈沖圖5-19無(wú)換相器電動(dòng)機(jī)電路工作波形■第五十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4多重逆變電路和多電平逆變電路(自學(xué)）電壓型——輸出電壓是矩形波，電流型——輸出電流是矩形波，諧波多多重逆變電路把幾個(gè)矩形波組合起來(lái)，接近正弦多電平逆變電路輸出較多電平，使輸出接近正弦5.4.1多重逆變電路電壓型、電流型都可多重化，以電壓型為例單相電壓型二重逆變電路兩個(gè)單相全橋逆變電路組成，輸出通過(guò)變壓器T1和T2串聯(lián)起來(lái)輸出波形：兩個(gè)單相的輸出u1和u2是180°矩形波■第五十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.1多重逆變電路(自學(xué)）

3次諧波u1和u2相位錯(cuò)開(kāi)j=60°，其中3次諧波就錯(cuò)開(kāi)了3X60°=180°變壓器串聯(lián)合成后，3次諧波互相抵消，總輸出電壓中不含3次諧波uo波形是120°矩形波，含6k±1次諧波，3k次諧波都被抵消圖5-20二重單相逆變電路■第五十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.1多重逆變電路(自學(xué)）多重逆變電路有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種串聯(lián)多重——把幾個(gè)逆變電路的輸出串聯(lián)起來(lái)，多用于電壓型并聯(lián)多重——把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)，多用于電流型■第五十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.1多重逆變電路(自學(xué)）三相電壓型二重逆變電路由兩個(gè)三相橋式逆變電路構(gòu)成，輸出通過(guò)變壓器串聯(lián)合成兩個(gè)逆變電路均為180°導(dǎo)通方式逆變橋II的相位比逆變橋I滯后30°圖5-22三相電壓型二重逆變電路

圖5-23二次側(cè)基波電壓合成相量圖第五十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.1多重逆變電路(自學(xué)）T1為Δ/Y聯(lián)結(jié)，線電壓變比為（一次和二次繞組匝數(shù)相等）T2一次側(cè)Δ聯(lián)結(jié)，二次側(cè)兩繞組曲折星形接法，其二次電壓相對(duì)于一次電壓而言，比T1的接法超前30°，以抵消逆變橋II比逆變橋I滯后的30°。這樣，uU2和uU1的基波相位就相同圖5-24三相電壓型二重逆變電路波形圖■第五十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.1多重逆變電路(自學(xué)）

輸出諧波分析uU1展成傅里葉級(jí)數(shù)n=6k±1(5-24)n次諧波有效值(5-25)(5-23)■第五十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.1多重逆變電路(自學(xué)）輸出相電壓uUN展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)，可得其基波有效值(5-26)n次諧波有效值(5-27)

n=12k±1，uUN中已不含5次、7次等諧波直流側(cè)電流每周期脈動(dòng)12次，稱為12脈波逆變電路使m個(gè)三相橋逆變電路的相位依次錯(cuò)開(kāi)p/(3m)，連同合成輸出電壓并抵消上述相位差的變壓器，就可構(gòu)成6m脈波逆變電路■第五十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.2多電平逆變電路(自學(xué)）回顧圖5-9三相電壓型橋式逆變電路和圖5-10的波形以N′為參考點(diǎn)，輸出相電壓有Ud/2和-Ud/2兩種電平，稱為兩電平逆變電路圖5-25三電平逆變電路■

三電平逆變電路圖5-25，也稱中點(diǎn)鉗位型（NeutralPointClamped）逆變電路每橋臂由兩個(gè)全控器件串聯(lián)構(gòu)成，兩者中點(diǎn)通過(guò)鉗位二極管和直流側(cè)中點(diǎn)相連第五十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.2多電平逆變電路(自學(xué)）U相工作情況與輸出相電壓的電平V11和V12（或VD11和VD12）通，V41和V42斷，UO'間電位差為Ud/2V41和V42（或VD41和VD42）通，V11和V12斷，UO’間電位差為-Ud/2V12和V41導(dǎo)通，V11和V42關(guān)斷時(shí)，UO‘間電位差為0V12和V41不能同時(shí)導(dǎo)通iU>0時(shí)，V12和VD1導(dǎo)通iU<0時(shí)，V41和VD4導(dǎo)通■第五十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.2多電平逆變電路(自學(xué)）線電壓的電平相電壓相減得到線電壓兩電平逆變電路的輸出線電壓有±Ud和0三種電平三電平逆變電路的輸出線電壓有±Ud、±Ud/2和0五種電平三電平逆變電路輸出電壓諧波可大大少于兩電平逆變電路三電平逆變電路另一突出優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)主開(kāi)關(guān)器件承受電壓為直流側(cè)電壓的一半■第六十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五本章小結(jié)基本的逆變電路的結(jié)構(gòu)及其工作原理四大類基本變流電路中，AC/DC和DC/AC兩類電路更為基本、更為重要換流方式分為外部換流和自換流兩大類外部換流：電網(wǎng)換流和負(fù)載換流兩種自換流：器件換流和強(qiáng)迫換流兩種■第六十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五本章小結(jié)逆變電路分類方法可按換流方式、輸出相數(shù)、直流電源的性質(zhì)或用途等分類本章主要采用按直流側(cè)電源性質(zhì)分類的方法，分為電壓型和電流型兩類電壓型和電流型的概念用于其他電路，會(huì)對(duì)這些電路有更深刻的認(rèn)識(shí)負(fù)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■第六十二頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五本章小結(jié)與其他章的關(guān)系本章對(duì)逆變電路的講述是很基本的，還遠(yuǎn)不完整下一章的PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最多，絕大部分逆變電路都是PWM控制的，學(xué)完下一章才能對(duì)逆變電路有一個(gè)較為完整的認(rèn)識(shí)逆變電路的直流電源往往由整流電路而來(lái)，二者結(jié)合構(gòu)成間接交流變流電路此外，間接直流變流電路大量用于開(kāi)關(guān)電源，其中的核心電路仍是逆變電路，將在第8章介紹，學(xué)完第8章后，對(duì)逆變電路及其應(yīng)用將有更完整的認(rèn)識(shí)■第六十三頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖2-12

三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a=0時(shí)的波形

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第六十四頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖5-1逆變電路及其波形舉例

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第六十五頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖5-2負(fù)載換流電路及其工作波形

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第六十六頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖5-3直接耦合式強(qiáng)迫換流原理圖

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第六十七頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖5-4電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖

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第六十八頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖5-5電壓型逆變電路舉例

（全橋逆變電路）

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第六十九頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖5-6單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形

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第七十頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖5-7單相全橋逆變電路的

移相調(diào)壓方式

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第七十一頁(yè)，共九十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖5-8帶中心抽頭變壓器的逆變電路

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第七十二頁(yè)，