電力電子技術(shù)第五章(已修改)
2025-05-12 01:43 本頁(yè)面
【正文】 1 第五章 逆變電路 引言 第一節(jié) 換流方式 第二節(jié) 電壓型逆變電路 第三節(jié) 電流型逆變電路 第四節(jié) 多重逆變電路和多電平逆變電路 本章小節(jié) 2 第五章 逆 變電路 ? 引言 本章講述無(wú)源逆變 逆變的概念 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 。 逆變與變頻 變頻電路：分為交交變頻和交直交變頻兩種。 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。 主要應(yīng)用 各種直流逆變電源，如蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等。 交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。 3 第一節(jié) 換流方式 一 . 逆變電路的基本工作原理 二 . 換流方式分類(lèi) 4 以 單相橋式逆變電路 為例說(shuō)明最基本的工作原理 一 . 逆變電路的基本工作原理 圖 51 逆變電路及其波形舉例 負(fù)載 a) b) t S 1 S 2 S 3 S 4 i o u o U d u o i o t 1 t 2 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 。 5 一 . 逆變電路的基本工作原理 S S4閉合 ， S S3斷開(kāi) 時(shí)，負(fù)載 電壓 uo為 正 。 S S4斷開(kāi) ， S S3閉合 時(shí)，負(fù)載電壓 uo為 負(fù) 。 直流電 交流電 6 一 . 逆變電路的基本工作原理 逆變電路最基本的工作原理 —— 改變兩組開(kāi)關(guān)切換頻率 ， 可改變輸出交流電頻率 。 圖 51 逆變電路及其波形舉例 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 。 阻感負(fù)載 時(shí) ， io相位滯后于 uo， 波形也不同 。 7 二 . 換流方式分類(lèi) 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(chēng)為 換相 。 開(kāi)通：適當(dāng)?shù)拈T(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可使器件開(kāi)通 。 關(guān)斷： 全控型器件可通過(guò)門(mén)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 ,因此安排在本章集中講述 。 8 二 . 換流方式分類(lèi) 1. 器件換流 （ Device Commutation） ? 利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。 ? 在采用 IGBT 、電力 MOSFET 、 GTO 、 GTR等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。 2. 電網(wǎng)換流 （ Line Commutation） ? 電網(wǎng)提供換流電壓的換流方式。 ? 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)斷。不需要器件具有門(mén)極可關(guān)斷能力，但不適用于沒(méi)有交流電網(wǎng)的無(wú)源逆變電路。 3. 負(fù)載換流 （ Load Commutation） 4. 強(qiáng)迫換流 （ Forced Commutation） 9 二 . 換流方式分類(lèi) 圖 52 負(fù)載換流 電路及其工作波形 ? 由負(fù)載提供換流電壓的換流方式。 ? 負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場(chǎng)合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。 ? 如圖是基本的 負(fù)載換流 電路， 4個(gè)橋臂均由晶閘管組成。 ? 整個(gè)負(fù)載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性。 ? 直流側(cè)串電感，工作過(guò)程可認(rèn)為 id 基本沒(méi)有脈動(dòng)。 ? 負(fù)載對(duì)基波的阻抗大而對(duì)諧波的阻抗小。所以 uo接近正弦波 。 ? 注意 觸發(fā) VT VT3的時(shí)刻 t1必須在 uo過(guò)零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。 ? t ? t ? t ? t O O O O i i t 1 b) a) u o u o i o i o u VT i VT 1 i VT 4 i VT 2 i VT 3 u VT 1 u VT 4 10 （ Forced Commutation） 二 . 換流方式分類(lèi) 由換流電路內(nèi)電容直接提供換流電壓 直接耦合式強(qiáng)迫換流 通過(guò)換流電路內(nèi)的電容和電感的耦合來(lái)提供換流電壓或換流電流 電感耦合式強(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)迫施加反壓或反電流的換流方式稱(chēng)為 強(qiáng)迫換流 。 通常利用附加電容上所儲(chǔ)存的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此也稱(chēng)為 電容換流 。 分類(lèi) 11 二 . 換流方式分類(lèi) 直接耦合式 強(qiáng)迫換流 當(dāng)晶閘管 VT處于通態(tài)時(shí)，預(yù)先給電容充電。當(dāng)S合上，就可使 VT被施加反壓而關(guān)斷。 也叫 電壓換流 。 圖 53直接耦合式強(qiáng)迫換流原理圖 圖 54 電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖 電感耦合式 強(qiáng)迫換流 先使晶閘管電流減為零，然后通過(guò)反并聯(lián)二極管使其加上反向電壓。 也叫 電流換流 。 12 二 . 換流方式分類(lèi) ?換流方式總結(jié)： 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 —— 屬于外部換流 。 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(chēng)為 熄滅 。 13 第二節(jié) . 電壓型逆變電路 —— 根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同 電壓型逆變電路 —— 又稱(chēng)為電壓源型逆變電路 Voltage Source Type InverterVSTI 直流側(cè)是 電壓源 電流型逆變電路 —— 又稱(chēng)為電流源型逆變電路 Current Source Type InverterVSTI 直流側(cè)是 電流源 14 第二節(jié) .電壓型逆變電路 點(diǎn) 圖 55 電壓型全橋逆變電路 (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)功功率。為了給交流側(cè)
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