电力电子技术 第4章 逆变电路.pdf

第4章 逆变电路 4.1 逆变与变频电路的构成及工作原理 4.2 换流方式 4.3 电压型逆变电路 4.4 电流型逆变电路 4.5 多重逆变电路和多电平逆变电路 4.1 逆变与变频电路的构成及工作原理 ■逆变的概念 ◆与整流相对应，直流电变成交流电。 ◆交流侧接电网，为有源逆变。 ◆交流侧接负载，为无源逆变，本章主要讲述无源 逆变。 ■逆变与变频 ◆变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。 ◆交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部 分组成，后一部分就是逆变。 ■逆变电路的主要应用: ◆各种直流电源，如蓄电池/干电池/太阳能电池等。 ◆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。 2/47 变频器的基本概念 一.变频器的电路构成与基本工作原理 1.变频器的电路构成 整流器:将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能, 可以 是可控的，也可以是不可控的! 变频器的基本概念 1.变频器的电路构成 滤波器:将脉动的直流量滤波成平直的直流量,可以对直流 电压滤波(用电容),也可以对直流电流滤波(用电感) 因为逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论 电动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不会为1, 总会有无功功率的交换，要靠中间直流环节的储能元件来 缓冲。 变频器的基本概念 1.变频器的电路构成 逆变器:将直流电能逆变为交流电能,直接供给负载,它的输 出频率和电压均与交流输入电源无关,称为无源逆变器。它 是变频器的核心。 有源逆变概念 有源逆变——交流侧和电网连结,电路将直流 电逆变成交流电输送到电网中去。 2.变频器的基本工作原理 ⎧⎪改变对负载的供电频率 对变频器的要求： ⎨ ⎪⎩改变对负载的供电电压 以单相桥式逆变电路为例 S ～S 是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。 1 4 用可控开通、关断的电子开关来切换电流方向，将直流电能 转换成交流电能。 2.变频器的基本工作原理 直流电 交流电 S 、S 闭合，S 、S 断开时，负载电压u 为正 1 4 2 3 o S 、S 断开，S 、S 闭合时，负载电压u 为负 1 4 2 3 o 2.变频器的基本工作原理 改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。 改变Ud电压或开关的导通时间，可改变输出交流电电压大小。 电阻负载时，负载电流i 和u 的波形相同，相位也相同。 o o 阻感负载时，i 相位滞后于u ，波形也不同。 o o 2.变频器的基本工作原理 阻感负载工作过程分析： t 前：S 、S 通，u 和i 均为正。 1 1 4 o o t 时刻断开S 、S ，合上S 、S ，u 变负，但i 不能立刻反向。 1 1 4 2 3 o o i 从电源负极流出，经S 、负载和S 流回正极，负载电感能量 o 2