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1、单相电流型逆变电路图512 单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路由四个桥臂构成，每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器，用来限制晶闸管开通时的di/dt。工作方式为负载换相负载换相。电容C和L、R构成并联谐振电路。输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波基波频率接近负载电路谐振频率，负载电路对基波呈现高阻抗，对谐波呈现低阻抗，谐波在负载电路上产生的压降很小，故负载电压的波形接近正弦波。第1页/共26页单相电流型逆变电路一个周期内有两个导通一个周期内有两个导通阶段和两个换流阶段。阶段和两个换流阶段。t1t2：VT1和VT4稳定导通阶段稳定导通阶段，i=Id，t2时刻前在C上建立
2、了左正右负的电压。t2t4：t2时触发VT2和VT3开通，进入换流阶段换流阶段。LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小过程。VT2、VT3电流有一个增大过程。4个晶闸管全部导通，负载电容电压经两个并联的放电回路同时放电。LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一个经LT2、VT2、VT4、LT4到C。第2页/共26页单相电流型逆变电路t=t4时，VT1、VT4电流减至零而关断，换流阶段结束。t4t2=tg g 称为换流时间换流时间。保证晶闸管的可靠关断保证晶闸管的可靠关断晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT1、VT4承受一段反压时间tb。tb b=t5-t4应大于
3、晶闸管的关断时间tq。io在t3时刻过零，此时iVT1=iVT2，t3时刻大体位于t2和t4的中点。第3页/共26页为保证可靠换流应在uo过零前td d=t5-t2时刻触发VT2、VT3。.td 为触发引前触发引前时间时间io超前于uo的时间表示为电角度 w为电路工作角频率；g、b分别是tg g、tb b对应的电角度。单相电流型逆变电路第4页/共26页忽略换流过程，io可近似成矩形波，展开成傅里叶级数 基波电流有效值负载电压有效值Uo和直流电压Ud的关系（忽略Ld的损耗，则uAB的平均值应等于Ud,再忽略晶闸管压降），则单相电流型逆变电路第5页/共26页三相电流型逆变电路1)电路分析 基本工作
4、方式是120120导电方式导电方式每个臂一周期内导电120，每个时刻上下桥臂组各有一个臂导通，换流方式为横向换流横向换流。2)波形分析输出电流波形和负载性质无关，正负脉冲各120的矩形波。输出电流和三相桥整流带大电感负载时的交流电流波形相同，谐波分析表达式也相同。输出线电压波形和负载性质有关，大体为正弦波（换流时负载中电感给电容充电，使得输出电压出现浪涌电压）。说明：如从VT5,VT6切换为VT1,VT6，则由于W相中电感储能没有释放回路，会给V,W相串联电容充电，这样该充电电流在V相电阻上会产生额外的电压，即浪涌电压。第6页/共26页三相电流型逆变电路串联二极管式晶闸管逆变电路图5-15 串
5、联二极管式晶闸管逆变电路 主要用于中大功率交流电动机调速系统。是电流型电流型三相桥式逆变电路。各桥臂的晶闸管和二极管串联使用。120导电工作方式导电工作方式强迫换流强迫换流方式，电容C1C6为换流电容。第7页/共26页三相电流型逆变电路换流过程分析电容器所充电压的规律电容器所充电压的规律 对于共阳极晶闸管，它与导通晶闸管相连一端极性为正，另一端为负，不与导通晶闸管相连的电容器电压为零。等效换流电容概念等效换流电容概念：分析从VT1向VT3换流时，C13就是C3与C5串联后再与C1并联的等效电容。图5-15 串联二极管式晶闸管逆变电路 第8页/共26页三相电流型逆变电路分析从从VT1向向VT3换
6、流换流的过程:假设换流前VT1和VT2通，C13电压UC0左正右负。如图516a。换流阶段分为恒流放电恒流放电和二极管换流二极管换流两个阶段。t1时刻触发VT3导通导通，VT1被施以反压而关断关断。Id从VT1换到VT3，C13通过VD1、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电，放电电流恒为Id，故称恒流放电阶段恒流放电阶段。如图516b。uC13下降到零之前，VT1承受反压，反压时间大于tq就能保证关断。图5-16 换流过程各阶段的电流路径 a)b）第9页/共26页三相电流型逆变电路图5-16 换流过程各阶段的电流路径c)d）t2时刻uC13降到零，之后C13反向充电。忽略
7、负载电阻压降，则二极管VD3导通，电流为iV，VD1电流为iU=Id-iV，VD1和VD3同时通，进入二极管换流阶段二极管换流阶段。随着C13电压增高，充电电流渐小，iV渐大，t3时刻iU减到零，iV=Id，VD1承受反压而关断，二极管换流阶段结束结束。t3以后，VT2、VT3稳定导通阶段稳定导通阶段。第10页/共26页三相电流型逆变电路第11页/共26页三相电流型逆变电路波形分析右图为电感负载时，uC13、iU、iV及uC1、uC3、uC5波形。uC1的波形和uC13完全相同，从UC0降为UC0。C3和C5是串联后再和C1并联的，电压变化的幅度是C1的一半。uC3从零变到-UC0，uC5从U
8、C0变到零。这些电压恰好符合相隔120后从VT3到VT5换流时的要求。图5-17 串联二极管晶闸管逆变电路换流过程波形第12页/共26页三相电流型逆变电路实例：无换向器电动机电流型三相桥式逆变器驱动同步电动机，负载换流。工作特性和调速方式和直流电动机相似，但无换向器，因此称为无换向器电动机。图518 无换向器电动机的基本电路第13页/共26页三相电流型逆变电路wtBQ转子位置检测器转子位置检测器，检测磁极位置以决定什么时候给哪个晶闸管发出触发脉冲。图5-19 无换向器电动机电路工作波形图518 无换向器电动机的基本电路uuuu第14页/共26页BQ转子位置转子位置检测器检测器，检测磁极位置以决
9、定什么时候给哪个晶闸管发出触发脉冲。三相电流型逆变电路三相电流型逆变电路第15页/共26页第16页/共26页多重逆变电路和多电平逆变电路电压型逆变电路输出电压是矩形波，电流型逆变电路输出电流是矩形波，含有较多谐波。多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦。多电平逆变电路输出较多电平，使输出接近正弦。第17页/共26页多重逆变电路多重逆变电路多重逆变电路 电压型、电流型都可多重化，以电压型电压型为例。单相电压型二重逆变电路两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变压器T1和T2串联起来。输出波形：两个单相的输出u1和u2是180矩形波。图5-21 二重逆变电路的工作波形12060180tOtOtO三
10、次谐波三次谐波u1u2uo图5-20 二重单相逆变电路第18页/共26页多重逆变电路u1和u2相位错开60,其中的3次谐波就错开了 360=180。变压器串联合成后，3次谐波互相抵消，总输出电压中不含3次谐波。uo波形是120矩形波，含6k1次谐波，3k次谐波都被抵消。多重逆变电路有串联多重和并联多重两种串串联联多多重重把几个逆变电路的输出串联起来，多用于电压型电压型。并并联联多多重重把几个逆变电路的输出并联起来，多用于电流型电流型。12060180tOtOtO三次谐波三次谐波u1u2uo第19页/共26页多电平逆变电路回顾图5-9三相电压型桥式逆变电路和图5-10的波形。以N为参考点，输出相
11、电压有Ud/2和-Ud/2两种电平，称为两电平逆变电路。图5-10 电压型三相桥式逆变电路的工作波形第20页/共26页多电平逆变电路 三电平逆变电三电平逆变电路路也称中点钳中点钳位型位型（Neutral Neutral Point Point ClampedClamped）逆变电路逆变电路每桥臂由两个全控器件串联构成，两者中点通过钳位二极管和直流侧中点相连。第21页/共26页多电平逆变电路图5-25 三电平逆变电路第22页/共26页多电平逆变电路以U相相为例分析工作情况V11和 V12（或 VD11和 VD12）通，V41和V42断，UO间电位差为Ud/2。V41和 V42（或 VD41和 V
12、D42）通，V11和V12断，UO间电位差为-Ud/2。V12或V41导通，V11和V42关断时，UO间电位差为0。V12和V41不能同时导通。iU0时，V12和VD1导通。iU0时，V41和VD4导通。图5-25 三电平逆变电路第23页/共26页多电平逆变电路线电压的电平线电压的电平相电压相减得到线电压。两电平逆变电路的输出线电压有Ud和0三种电平。三电平逆变电路的输出线电压有Ud、Ud/2和0五种电平。三电平逆变电路输出电压谐波可大大少于两电平逆变电路。三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承受电压为直流侧电压的一半。第24页/共26页本章小结与其它章的关系本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整下一章的PWM控制技术在逆变电路中应用最多，绝大部分逆变电路都是PWM控制的，学完下一章才能对逆变电路有一个较为完整的认识逆变电路的直流电源往往由整流电路而来，二者结合构成间接交流变流电路此外，间接直流变流电路大量用于开关电源，其中的核心电路仍是逆变电路第25页/共26页感谢您的观看！第26页/共26页