,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章:逆 变 电 路,5.1 换流方式,5.1.1 逆变电路的基本工作原理,5.1.2 换流方式分类5.2 电压型逆变电路,5.2.1 单相电压型逆变电路,5.2.2 三相电压型逆变电路,5.3 电流型逆变电路 5.3.1 单相电流型逆变电路 5.3.2 三相电流型逆变电路5.4 多重逆变电路和多电平逆变电路,5.4.1 多重逆变电路,5.4.2 多电平逆变电路,本章小结,第五章:逆 变 电 路5.1 换流方式,1,引 言,逆变是整流逆向变流过程,，是将直流电变换成交流电,有源逆变：交流侧接电网，输出频率与电网频率相同；,无源逆变：交流侧接负载，输出频率可以改变；,逆变与变频,变频电路分为,交交变频,和,交直交变频,两种；,交直交变频：由,ACDC 变换,和,DCAC 变换,两部分组成，,后一部分就是无源逆变；,逆变概念,引 言 逆变是整流逆向变流过程，是将直流电变,2,逆变概念,逆变电路的分类,按换流方式分；,按输出相数分；,按直流电源性质分；,逆变电路的应用,蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源向交流负载,供电时，需要逆变电路；,交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源,等电力电子装置的核心部分都是逆变电路；,逆变概念 逆变电路的分类,3,5.1 换 流 方 式,5.1.1 逆变电路的基本工作原理,单相桥式逆变电路,S,1,S,4,是桥式电路的 4 个臂，由电力电子器件及辅助电路组成；,S,1,、,S,4,闭合，,S,2,、,S,3,断开时，负载电压,u,o,为正；,S,1,、,S,4,断开，,S,2,、,S,3,闭合时，,u,o,为负，把直流电变成了交流电；,改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率；,电阻负载时：负载电流,i,o,和,u,o,的波形相同，相位也相同；,图5-1 逆变电路及其波形举例,5.1 换 流 方 式 5.1.1 逆变电路的基本工作原,4,5.1.1 逆变电路的基本工作原理,阻感负载时：,i,o,相位滞后于,u,o,，波形也不同；,t,0,t,1,之间：S,1,、S,4,通，,u,o,和,i,o,均为正,t,1,时刻断开 S,1,、S,4,，闭合 S,2,、S,3,；,u,o,变负，但,i,o,不能立刻反向，,负载电感中储存的能量向电源反馈，,i,o,逐渐减小；,t,2,时刻：,i,o,降为零，之后,i,o,才反向并增大；,图5-1 逆变电路及其波形举例,t,0,5.1.1 逆变电路的基本工作原理 阻感负载时：io,5,5.1.2 换 流 方 式 分 类,一换流的概念,电路在工作过程中，电流从一个支路向另一个支路的转移的,过程称为换流,（,也称换相）；,器件的开通：在适当的门极驱动信号下器件的导通称为导通；,器件的关断：,全控型器件可通过门极关断；,半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断；一般在,晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断；,研究换流方式主要是研究如何使器件关断,5.1.2 换 流 方 式 分 类一换流的概念 电,6,二四种换流方式,3负载换流,由,负载提供 换流电压,称为负载换流（Load Commutation）；,负载电流相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流；,负载为电容性负载时，负载为同步电动机时，可实现负载换流；,1器件换流,利用全控型器件的,自关断能力,进行的换流（Device Commutation）,2电网换流,由 电网提供 换流电压 称为电网换流（Line Commutation）；,可控整流电路、交流调压电路和采用相控方式的交交变频电路；,不需器件具有门极可关断能力，也不需要为换流附加元件；,4强迫换流,利用,换流电路内 电容和电感,耦合提供,换流电压,或,换流电流,；,二四种换流方式3负载换流1器件换流2电网换流4强迫,7,三基本负载换流的逆变电路,采用半控型器件晶闸管；,阻感性负载并接电容，使负载性质略呈容性，电路工作在接近,并联谐振的状态；,电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入；,直流侧串入大电感,L,d,，,i,d,基本没有脉动；,图5-2 负载换流电路及其工作波形,三基本负载换流的逆变电路 采用半控型器件晶闸管；图5-,8,切换的,通断频率,接近或大于,负载谐振频率,，负载电流基本呈矩形波；,因负载对基波阻抗很大，对谐波阻抗很小，所以,u,o,波形接近正弦,；,t,1,前,：,VT,1、4,通，,VT,2、3,断，,u,o,、,i,o,均为正；,VT,2、3,上的电压也为,u,o,t,1,时,：触发,VT,2、3,使其开通,，,u,o,加到,VT,1、4,上使其承受反压而关断，,电流从,VT,1、4,转换到,VT,2、3,，从而实现换相；,t,1,时刻须位于,u,o,过零前,并留有足够裕量，才能使换流顺利完成；,负载换流逆变电路的工作过程,切换的通断频率接近或大于负载谐振频率，负载电流基本呈,9,四强迫换流的电路原理,图5-3 直接耦合式强迫换流原理图,设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或,反向电流的换流方式称为强迫换流（Forced Commutation）；,1直接耦合式强迫换流,由换流电路内的电容提供换流电压；,在VT导通时，预先给电容C充电；,闭合S，电容预充电的电压施加在,晶闸管上，,晶闸管因被,施加反向电,压而关断,通常利用,附加电容,上储存的能量来实现，也称为电容换流；,四强迫换流的电路原理图5-3 直接耦合式强迫换流原理图,10,四强迫换流的电路原理,两种电感耦合式强迫换流,图5-4 电感耦合式强迫换流原理图,给晶闸管施加反向电压而使其关断的换流也叫电压换流,（图5.3）,先使晶闸管电流减为零，然后通过反并联二极管使其加反压的,换流叫电流换流,（图5.4）,2电感耦合式强迫换流,通过换流电路内电容和电感耦合提供换流电压或换流电流；,a 图,中 晶闸管在LC振荡,第一个半周期内关断,b 图,中晶闸管在LC振荡,第二个半周期内关断,四强迫换流的电路原理 两种电感耦合式强迫换流图5-4,11,5.1.2 换流方式分类 小结,四种换流方式,器件换流,适用于全控型器件,其余三种方式,对半控型器件晶闸管,器件换流和强迫换流：,称自换流,电网换流和负载换流：,称 外部换流,熄灭：,电流不是从一个支路向另一个支路转移，,而是在支路内部终止流通而变为零。,5.1.2 换流方式分类 小结 四种换流方式,12,本节习题,149页 习题1、习题2、习题6,本节习题149页 习题1、习题2、习题6,13,