第4章无源逆变电路

1、第第4 4章章 无源逆变电路无源逆变电路 把把直流电直流电变换成变换成交流电交流电称为逆变。完成逆变功能的电路称为逆变。完成逆变功能的电路叫叫逆变电路逆变电路，实现逆变过程的装置称为，实现逆变过程的装置称为逆变器逆变器。有源逆变有源逆变 交流侧接在交流侧接在交流电网交流电网上上无源逆变无源逆变 交流侧直接和交流用电交流侧直接和交流用电负载负载相接相接 教学要求教学要求: :(1)(1)掌握逆变电路的基本结构、工作原理和特点，掌握逆变电路的基本结构、工作原理和特点，PWMPWM控制方控制方法的理论基础、波形生成方法，法的理论基础、波形生成方法，SPWMSPWM逆变电路的控制方式；逆变电路的控制方

2、式；(2)(2)了解逆变电路的多电平化和多重化；了解逆变电路的多电平化和多重化；(3)(3)学会无源逆变电路的设计方法。学会无源逆变电路的设计方法。4.1 4.1 概概 述述 绝大多数逆变电路都采用绝大多数逆变电路都采用全控型器件全控型器件，小功率多用，小功率多用MOSFET,MOSFET,中功率多用中功率多用IGBTIGBT，大功率则用，大功率则用GTOGTO。4.1.1 4.1.1 逆变电路的类型逆变电路的类型（1 1）根据输入直流电源的类型可分为电压源型逆变电路）根据输入直流电源的类型可分为电压源型逆变电路(VSI)(VSI)和电流源型逆变电路（和电流源型逆变电路（CSICSI）u电压源

3、型的输入端并接有电压源型的输入端并接有大电容大电容，是为了保证电压稳定，是为了保证电压稳定，形成平稳的直流电压，同时为交流侧无功电流提供通路；形成平稳的直流电压，同时为交流侧无功电流提供通路；u电流源型的输入端串接有电流源型的输入端串接有大电感大电感，是为了保证电流稳定，是为了保证电流稳定，形成平稳的直流电流。同时也为来自逆变侧的无功电压分量形成平稳的直流电流。同时也为来自逆变侧的无功电压分量提供支撑，维持电路电压平衡，保证无功功率流传。提供支撑，维持电路电压平衡，保证无功功率流传。 （2 2）根据输出）根据输出交流电压交流电压的性质可分为恒频恒压正弦波逆变电路的性质可分为恒频恒压正弦波逆变电

4、路和方波逆变电路，变频变压逆变电路，高频脉冲电压（电流）和方波逆变电路，变频变压逆变电路，高频脉冲电压（电流）逆变电路。逆变电路。（3 3）根据逆变）根据逆变电路结构电路结构的不同可分为半桥式、全桥式和推挽式的不同可分为半桥式、全桥式和推挽式逆变电路。逆变电路。（4 4）根据所用电力电子）根据所用电力电子器件器件的换流方式不同，可分为自关断、的换流方式不同，可分为自关断、强迫关断、电网换流（有源逆变电路）、负载谐振换流逆变电强迫关断、电网换流（有源逆变电路）、负载谐振换流逆变电路等。路等。 实际应用中大都是采用实际应用中大都是采用单相或三相单相或三相，单相逆变电路适用小，单相逆变电路适用小功率

5、，三相逆变电路适用于中、大功率。功率，三相逆变电路适用于中、大功率。4.1.2 4.1.2 逆变电路的基本工作原理逆变电路的基本工作原理 当开关当开关S1、S4闭合，闭合，S2、S3断开时，负载电压断开时，负载电压u0为正；当为正；当开关开关S1、S4断开，断开，S2、S3闭合时，负载电压闭合时，负载电压u0为负。为负。 4.1.3 4.1.3 逆变电路的基本构成逆变电路的基本构成 1 1逆变主电路：由开关器件等组成，是逆变主电路：由开关器件等组成，是能量变换能量变换的主体。的主体。 2 2驱动与控制电路：按照要求产生一系列的驱动与控制电路：按照要求产生一系列的控制信号控制信号，对，对主电路实

6、现逆变控制，完成逆变电路的调压、调频或稳压、稳主电路实现逆变控制，完成逆变电路的调压、调频或稳压、稳频等功能。频等功能。 3 3输入、输出电路输入、输出电路 输入电路输入电路是为了保证直流电源为是为了保证直流电源为恒压源恒压源或或恒流源恒流源，必须设，必须设置置储能元件储能元件。电容元件能保证电压稳定，电感元件可保证电流。电容元件能保证电压稳定，电感元件可保证电流稳定。稳定。 输出电路输出电路主要是主要是滤波电路滤波电路；对于隔离式逆变电路，还应包；对于隔离式逆变电路，还应包含含逆变变压器逆变变压器；对于闭环控制的逆变电路还应包括输出量；对于闭环控制的逆变电路还应包括输出量检测检测电路电路，使

7、输出量反馈到控制电路。，使输出量反馈到控制电路。 4 4辅助电路辅助电路 包括辅助电源和保护电路等。包括辅助电源和保护电路等。 辅助电源辅助电源是为电路中各个部分提供直流工作电压。是为电路中各个部分提供直流工作电压。 保护电路保护电路是防止在故障或非正常情况下电路受到破坏。是防止在故障或非正常情况下电路受到破坏。4.1.4 逆变电路输出波形性能指标逆变电路输出波形性能指标逆变电路输出交流电波形除逆变电路输出交流电波形除基波基波外总含有外总含有谐波谐波。1谐波系数谐波系数HF（Harmonic factor）1nnUHFU2总谐波系数总谐波系数THD（Total harmonic distort

8、ion factor）1222,3,4,11()nnTHDUU3畸变系数畸变系数DF（Distortion factor）22111nnLnUUUn CnLCn Ln C1 n Cn L 当当 ，则谐振频率，则谐振频率 01LCn2222200nnnLnUUUUnLCnn 为了表征经为了表征经LC滤波滤波后负载电压波形还存在后负载电压波形还存在畸变畸变的程度引的程度引入畸变系数入畸变系数1222,3,4,11nnUDFUn2 对于第对于第n次谐波的畸变系数次谐波的畸变系数 21nnUDFU n4最低次谐波最低次谐波LOH（Lowest order harmonic）其它性能指标：其它性能指标：

9、（1 1）逆变效率；）逆变效率；（2 2）单位重量（或体积）输出功率；）单位重量（或体积）输出功率；（3 3）可靠性指标；）可靠性指标；（4 4）逆变电路输入电流交流分量的数值和脉动频率；）逆变电路输入电流交流分量的数值和脉动频率；（5 5）电磁干抗）电磁干抗EMIEMI及电磁兼容性及电磁兼容性EMCEMC。4.2 4.2 电压源单相方波逆变电路电压源单相方波逆变电路4.2.1 4.2.1 半桥逆变电路半桥逆变电路假定：假定：（1 1）电力电子开关器件）电力电子开关器件无损耗无损耗、无时延无时延，开关状态的切换在，开关状态的切换在瞬间完成；瞬间完成；（2 2）给逆变电路供电的为）给逆变电路供电

10、的为理想直流电压源理想直流电压源，直流侧电压无脉，直流侧电压无脉动且不受负载影响；动且不受负载影响；（3）负载为）负载为理想负载理想负载，变压器和电抗器无直流变压器和电抗器无直流内阻、铁心不饱和。内阻、铁心不饱和。直流侧大电容分压，且直流侧大电容分压，且CO1=CO2 ，控制信号互，控制信号互补，即补，即ug10时时,ug2=0 ；ug20时，时， ug1=0 。 1输出电压分析输出电压分析当当 期间，期间，VT2导通，导通，VT1关断，这时关断，这时002tT 02duU 01,3,5,2sinnUun tn式中，式中， 为输出电压基波为输出电压基波角频率；角频率； 为输出电压基为输出电压基

11、波频率。波频率。02f001fT120.452ddUUU02duU 002Tt T 当当 期间，期间，VT1导通，导通，VT2关断，这时关断，这时输出电压的基波有效值输出电压的基波有效值注意：注意：先断后通先断后通 （1 1）电阻负载）电阻负载 ( (电流电压波形一致）电流电压波形一致） 2负载电流分析负载电流分析（2）电感性负载）电感性负载缺点缺点：输出交流电压的幅值低，且直流侧需要两个电容器串：输出交流电压的幅值低，且直流侧需要两个电容器串 联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡。联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡。 可见，可见，当当VT1或或VT2通态时，负载电流和电压同方向通态时，

12、负载电流和电压同方向，直流侧电源向负载提供能量。而直流侧电源向负载提供能量。而当当VD1或或VD2通态时，负载通态时，负载电流和电压反向电流和电压反向，负载电流也在减小，电感中储存的无功能，负载电流也在减小，电感中储存的无功能量向直流侧反馈，并暂存在电容中，直流侧的量向直流侧反馈，并暂存在电容中，直流侧的电容器起着缓电容器起着缓冲无功能量冲无功能量的作用。的作用。二极管称为二极管称为反馈二极管反馈二极管或或续流二极管续流二极管。优点优点：简单、使用器件少；：简单、使用器件少；半桥半桥逆变电路只适用于逆变电路只适用于小功率小功率逆变电路。逆变电路。4.2.2 全桥逆变电路全桥逆变电路 当当 期间

13、，期间，VT1、4导通，导通，VT2、3关断，这时关断，这时002tT 0duU 当当 期间，期间，VT2、3导通，导通，VT1、4关断，这时关断，这时002TtT 0duU 01,3,5,4sinnUun tn基波电压有效值基波电压有效值140.92ddUUU特点：特点：变换的容量较大，在变换的容量较大，在实际中得到了广泛的应用。实际中得到了广泛的应用。 4.2.3 推挽式逆变电路推挽式逆变电路VT1导通，导通，VT2关断，关断， ，uo为正值方波；为正值方波； VT2导通，导通，VT1关断，关断， ，uo为负值方波。为负值方波。OAduU0BduU若输出变压器的变比为若输出变压器的变比为K

14、，则输出方波电压的幅值为，则输出方波电压的幅值为Ud/K。 特点：特点：开关器件的开关器件的数量较少数量较少，但是当开关器件关断时承受的，但是当开关器件关断时承受的电压比全桥逆变电路高一倍；而且还必须有一个带中心抽头电压比全桥逆变电路高一倍；而且还必须有一个带中心抽头的变压器。的变压器。 这种逆变电路只适用于这种逆变电路只适用于低压、小功率低压、小功率，且必须要求负载，且必须要求负载与电源有与电源有电气隔离电气隔离的场合。的场合。 1 1工作过程分析工作过程分析第一模式第一模式:全桥电路的对角开关器全桥电路的对角开关器件导通，输出电压和电流同相位，件导通，输出电压和电流同相位，表示直流电源向负

15、载输送能量；表示直流电源向负载输送能量；第二模式第二模式: :全桥电路的对角二极管全桥电路的对角二极管导通，输出电压和电流相位相反，导通，输出电压和电流相位相反，表示负载通过逆变电路向直流电源表示负载通过逆变电路向直流电源反馈能量；反馈能量；第三模式第三模式:上侧（或下侧）一个桥上侧（或下侧）一个桥臂的开关器件和另一个桥臂二极管臂的开关器件和另一个桥臂二极管短接，使输出电压为零，直流电源短接，使输出电压为零，直流电源与负载无能量的传递。与负载无能量的传递。 4.2.4 相移式逆变电路相移式逆变电路2 2输出电压分析输出电压分析 00dUu(0)2()22tt傅立叶级数展开式傅立叶级数展开式01

16、,3,5,cosnuAn t式中，式中，为输出电压基波角频率。为输出电压基波角频率。 0042cos()sin2dnUnAun tdtn01,3,5,4sincos2dnUnun tn基波有效值基波有效值:142 2sinsin222ddUUU其中：其中： 若以若以 为基准值，各次谐波的相对幅值与脉宽的为基准值，各次谐波的相对幅值与脉宽的关系关系 4dU1sin2nnCn3 3相移逆变电路的特点相移逆变电路的特点（1 1）在不改变电路结构的条件下，）在不改变电路结构的条件下，利用控制信号相位的变化实现了输利用控制信号相位的变化实现了输出电压的调节。出电压的调节。（2 2）输出电压的谐波含量随脉

17、宽）输出电压的谐波含量随脉宽的变化而变化。的变化而变化。方波逆变电路的特点方波逆变电路的特点 （1 1）受直流电压源的钳位作用，交流侧输出的方波电压与负）受直流电压源的钳位作用，交流侧输出的方波电压与负载性质无关。在电路、参数确定的情况下，输出电压的形状和载性质无关。在电路、参数确定的情况下，输出电压的形状和幅值都不可调。而交流侧输出电流的波形和相位与负载的性质幅值都不可调。而交流侧输出电流的波形和相位与负载的性质有关。若要对输出电压在不同范围内进行调节，可采取措施：有关。若要对输出电压在不同范围内进行调节，可采取措施：（3）直流电压利用率较高。）直流电压利用率较高。调节直流电压调节直流电压逆

18、变桥间移相调压逆变桥间移相调压相移式方波逆变电路相移式方波逆变电路（2）输出电压的）输出电压的谐波含量大谐波含量大；4.3 4.3 三相方波逆变电路三相方波逆变电路180180导电方式：每个桥臂导通角为导电方式：每个桥臂导通角为180180，同一相（即同一，同一相（即同一半桥）上下两个桥臂交替导通，各相开始导通的角度依次相半桥）上下两个桥臂交替导通，各相开始导通的角度依次相差差120120。这样在任何时刻将有三个桥臂同时导通，导通的顺。这样在任何时刻将有三个桥臂同时导通，导通的顺序为序为123234345456561612123234345456561612。纵向换流纵向换流: :每次换流都是

19、在同一相上下两个桥臂之间进行。每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行。 4.3.1 电压源三相方波逆变电路电压源三相方波逆变电路4.3 4.3 三相方波逆变电路三相方波逆变电路1 1输出电压分析输出电压分析 uAO、uBO、Uco的波形是幅值为的波形是幅值为Ud/2的方波，的方波，相位依次相差相位依次相差120120。输出的线电压为。输出的线电压为: : ABAOBOBCBOCOCACOAOuuuuuuuuu负载为三角形联接时，负载相线电压相等。负载为三角形联接时，负载相线电压相等。负载为星形联接时负载为星形联接时模式模式1（03t） VT5、6、1导通导通ACBRRRPQdU323dAOC

20、OdBOUuuUu 模式模式2（323t） VT6、1、2导通导通ACBRRRPQdU233dAOdBOCOUuUuu ACBRRRPQdU323dAOBOdCOUuuUu 2111sinsin5sin7sin115711dAOUutttt基波幅值基波幅值120.637AOdUUU模式模式3（23t） 输出相电压输出相电压基波有效值基波有效值120.452AOdUUU负载相电压的有效值负载相电压的有效值 2201()0.4722AOAOdUudtUVT1、2、3导通导通线电压基波幅值线电压基波幅值1131.1AB mAO mdUUU线电压基波有效值线电压基波有效值 110.782AB mABd

21、UUU负载线电压有效值负载线电压有效值2201()0.8172ABABdUudtU2 2输出和输入电流分析输出和输入电流分析 直流侧电流为脉动，说明逆变桥除了从直流电源吸取直直流侧电流为脉动，说明逆变桥除了从直流电源吸取直流电流外，还要与直流电源交换无功电流。流电流外，还要与直流电源交换无功电流。 4.3.2 4.3.2 电流源三相方波逆变电路电流源三相方波逆变电路 直流侧串联直流侧串联大电感大电感实现近似直流电流源。实现近似直流电流源。 反馈无功能量时，直流电流并不反向，不必给开关器反馈无功能量时，直流电流并不反向，不必给开关器件并联二极管。件并联二极管。 三相负载按星形联接，按图示开关器件

22、的标号，控制三相负载按星形联接，按图示开关器件的标号，控制信号彼此相隔信号彼此相隔6060，各桥臂导通，各桥臂导通120120，则任何时刻只有两，则任何时刻只有两个桥臂导通，导通的顺序为个桥臂导通，导通的顺序为122334455661122334455661。 负载为三角形负载为三角形联接时联接时横向换流横向换流 换流时换流时在上桥臂组或下桥在上桥臂组或下桥臂组的组内进行。臂组的组内进行。模式模式1（03t） VT6、1导通导通CABdIABi2233ABDDRiIIR模式模式2（323t） VT1、2导通导通CABdIABiCABdIABi133ABDDRiIIR133ABDDRiIIR 电

23、流源逆变电路交流侧电流源逆变电路交流侧输出电流输出电流的波形与负载的性质的波形与负载的性质无关无关，但交流侧，但交流侧输出电压输出电压的波形和相位与负载性质的波形和相位与负载性质有关有关。 模式模式3（23t） VT2、3导通导通4.4 4.4 脉宽调制型（脉宽调制型（PWMPWM）逆变电路）逆变电路PWMPWM控制技术：控制技术：对脉冲宽度进行对脉冲宽度进行调制调制的技术，用一系列等幅的技术，用一系列等幅不等宽的脉冲，等效代替所需的输出电压或电流波形不等宽的脉冲，等效代替所需的输出电压或电流波形 。特点：特点：电路结构简单、动态响应快、控制灵活、调节性能好、电路结构简单、动态响应快、控制灵活

24、、调节性能好、成本低。成本低。4.4.1 4.4.1 正弦脉宽调制（正弦脉宽调制（SPWMSPWM）的基本原理）的基本原理采样控制理论：采样控制理论：冲量相等而形状不同的窄脉冲作用于惯性环冲量相等而形状不同的窄脉冲作用于惯性环节上时，其输出的响应基本相同。脉冲越窄，输出响应的差节上时，其输出的响应基本相同。脉冲越窄，输出响应的差异越小。异越小。 SPWMSPWM（Sinusoidal PWMSinusoidal PWM）波）波形：各脉冲的形：各脉冲的幅值相等幅值相等，而，而宽度按正弦规律变化宽度按正弦规律变化，且和，且和正弦波等效的正弦波等效的PWMPWM波形。波形。 可见，电路可见，电路响应

25、响应大大致相同，仅在高频段略致相同，仅在高频段略有差异。有差异。 改变正弦波的幅值时，改变正弦波的幅值时，可按可按同一比例同一比例改变脉冲的宽改变脉冲的宽度。度。 4.4.2 4.4.2 单相单相SPWMSPWM逆变电路逆变电路 计算法：计算法：根据正弦波的频率、幅值和半个周期内的脉冲数，可根据正弦波的频率、幅值和半个周期内的脉冲数，可以准确计算出以准确计算出PWM波形中各脉冲的宽度和间隔。波形中各脉冲的宽度和间隔。1 1单极性正弦脉宽调制单极性正弦脉宽调制 urVT1VT2VT3VT4uo正半正半周周uruc通通断断断断通通Uduruc通通断断0正半正半周周uruc断断通通0调制法：调制法：

26、把希望输出的波形作为把希望输出的波形作为调制信号调制信号（调制波）；把接（调制波）；把接受调制的信号作为受调制的信号作为载波载波（通常采用（通常采用等腰三角波等腰三角波）；通过对载）；通过对载波的调制得到所期望的波的调制得到所期望的PWM波形。波形。当调制信号波为正弦波时，所得到的就是当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。波形。在半个周期内具有在半个周期内具有单一极性单一极性SPWM波形的控制方式。波形的控制方式。调制比调制比（亦称调制度或调制系数）（亦称调制度或调制系数）rmcmUMU（U Urmrm正弦调制波幅值，正弦调制波幅值，U Ucmcm三角载波的幅值）三角载波的幅值）

27、载波比载波比（亦称频率调制比）（亦称频率调制比） crfKf（fc三角载波频率，三角载波频率，fr正弦调制波频率正弦调制波频率) ) （1 1）输出电压调节原理）输出电压调节原理 输出电压的基波频率等于正弦调制波的频率。输出电压的基波频率等于正弦调制波的频率。 01,3,5,sinnnuBn t002sinnBun tdt123413142coscoscoscoscoscosdUnnnnnnn+基波有效值基波有效值1123413142coscoscoscoscoscosdOUU+n次谐波有效值次谐波有效值123413142coscoscoscoscoscosdOnUUnnnnnnn+1 114

28、14次为脉冲的起始角和终止角。次为脉冲的起始角和终止角。由上述表达式可计算出输出电压基波和各次谐波的有效值。由上述表达式可计算出输出电压基波和各次谐波的有效值。但载波比但载波比K很大，调制比很大，调制比M变动时，计算量很大。变动时，计算量很大。工程上常用工程上常用平均值模型法平均值模型法。平均值模型分析法：平均值模型分析法：是指在载波频率远高于输出基波频率时，是指在载波频率远高于输出基波频率时，输出电压在一个载波周期中的平均值可近似看成输出电压基波输出电压在一个载波周期中的平均值可近似看成输出电压基波分量的瞬时值，即分量的瞬时值，即10()01cAVffUu 由于脉冲数很多，在一个载由于脉冲数

29、很多，在一个载波周期中正弦波调制信号变化很波周期中正弦波调制信号变化很小，可近似认为恒值。小，可近似认为恒值。 sin22rmKrccmcmUuEDFDTEBABUU任意第任意第K K个脉冲电压的平均值个脉冲电压的平均值 sinrmddKccmUUUTU输出电压基波分量的瞬时值输出电压基波分量的瞬时值 01sinsinrmddKdccmUuUUU MtTU输出电压的基波有效值输出电压的基波有效值 012dMUU（2 2）输出电压谐波分析）输出电压谐波分析 如图为调制比如图为调制比 时，单极性时，单极性SPWMSPWM逆变输出电压的频谱逆变输出电压的频谱图。谐波电压的分布规律是图。谐波电压的分布

30、规律是: :0.8M bjkn逆变电路输出电压的频率、相位和幅值是由正弦波调制逆变电路输出电压的频率、相位和幅值是由正弦波调制信号来调控的。信号来调控的。 由频谱图由频谱图可见，输出可见，输出电压的最低谐波群和最低电压的最低谐波群和最低次谐波均取决于次谐波均取决于K的值，的值，K值越高，谐波含量越小。值越高，谐波含量越小。 （3）电路的特点）电路的特点优点：优点：输出电压可调，输出电压可调，谐波含量低。谐波含量低。缺点：缺点：直流电压利用率直流电压利用率低低,开关损耗高。开关损耗高。2 2双极性正弦脉宽调制双极性正弦脉宽调制 三角载波在正负两个方向变化，所得到的三角载波在正负两个方向变化，所得

31、到的PWM波形也是波形也是在两个方向变化的。在两个方向变化的。 仍然在交点时刻控仍然在交点时刻控制开关器件的通断。制开关器件的通断。uruc uo=+Ud io0，VT1、4导通导通 VT2、3关断关断io0，VD1、4导通导通 VT2、3关断关断Ur0，VD2、3导通导通 VT1、4关断关断 从频谱图从频谱图可以看到，可以看到，就基波性能而言，两种就基波性能而言，两种完全一致，但它的谐波完全一致，但它的谐波特性双特性双极性极性比单极性差。比单极性差。io0 VT1、VDA导通，导通，io0 VT4、VDA导通，导通，dU2dU 同理可得同理可得UBo、UCo。由。由相电压可得线电压，即有三相

32、电压可得线电压，即有三种电平：种电平：0、 、 。 每个开关器件关断时承受的电压仅为直流电源电压的一半。每个开关器件关断时承受的电压仅为直流电源电压的一半。 用类似的方法还可构成五电平、七电平等更多电平的电路，用类似的方法还可构成五电平、七电平等更多电平的电路，统称为多电平逆变电路。统称为多电平逆变电路。4.10 4.10 多重逆变电路多重逆变电路多重化：多重化：将几个结构相同的方波逆变电路输出依次错开一定将几个结构相同的方波逆变电路输出依次错开一定的相位角，使之获得尽可能接近正弦波的阶梯波输出。从而的相位角，使之获得尽可能接近正弦波的阶梯波输出。从而达到扩容和抑制谐波的目的。达到扩容和抑制谐

33、波的目的。 两个单相逆变电路均为两个单相逆变电路均为180180导通型，它们的输出电压都导通型，它们的输出电压都是是180180矩形波，包含所有的奇次谐波。若工作时桥矩形波，包含所有的奇次谐波。若工作时桥与桥与桥的相位相差的相位相差6060。则可消除。则可消除3及其倍数次谐波。及其倍数次谐波。 串联多重：串联多重：将几个逆变电路的输出串联起来，多用于电压源将几个逆变电路的输出串联起来，多用于电压源 型逆变电路；型逆变电路；并联多重：并联多重：将几个逆变电路的输出并联起来，多用于电流源将几个逆变电路的输出并联起来，多用于电流源 型逆变电路。型逆变电路。4.10.1 串联多重化逆变电路串联多重化逆

34、变电路 整体上可使装置的功率等级提高，谐波减小。整体上可使装置的功率等级提高，谐波减小。装置的功率等级提高，谐波减小。装置的功率等级提高，谐波减小。12060180tOtOtO三次谐波三次谐波u1u2uo二重逆变电路的工作波形二重逆变电路的工作波形 4.10.1 串联多重化逆变电路串联多重化逆变电路4.10.1 串联多重化逆变电路串联多重化逆变电路三相电压型二重逆变电路三相电压型二重逆变电路 三相电压型二重逆变电路三相电压型二重逆变电路 电路分析电路分析 由两个三相桥式逆变电路构成，输出由两个三相桥式逆变电路构成，输出通过通过变压器串联变压器串联合成。合成。 两个逆变电路均为两个逆变电路均为1

35、80导通方式导通方式。 工作时，逆变桥工作时，逆变桥II的相位比逆变桥的相位比逆变桥I滞滞后后30。 T1为为/ Y联结，线电压变比为联结，线电压变比为 ，T2一次侧一次侧联结，二次侧两绕组联结，二次侧两绕组曲折星形接曲折星形接法法，其二次电压相对于一次电压而言，比，其二次电压相对于一次电压而言，比T1的接法超前的接法超前30，以抵消逆变桥，以抵消逆变桥II比逆变桥比逆变桥I滞后的滞后的30，这样，这样uU2和和uU1的的基波相位就相基波相位就相同同。 如果如果T2和和T1一次侧匝数相同，为了使一次侧匝数相同，为了使uU2和和uU1基波幅值相同基波幅值相同，T2和和T1二次侧间的二次侧间的匝比

36、就应为匝比就应为 。 3:13/1UA21UUNUU2-UB22UU1(UA1)tOtOtOtOtO3131)(1+)UU1UA21-UB22UU2UUN(UA1)UdUd32Ud31Ud32Ud(1+Ud31Ud二次侧基波电压合成相量图二次侧基波电压合成相量图 图图4-24 三相电压型二重逆变电路波形图三相电压型二重逆变电路波形图 工作波形工作波形 T1、T2二次侧基波电压合成情二次侧基波电压合成情况的相量图如图所示，图中况的相量图如图所示，图中UA1、UA21、UB22分别是变压器绕组分别是变压器绕组A1、A21、B22上的基波电压相量。上的基波电压相量。 由图可以看出，由图可以看出，uU

37、N比比uU1接近接近正弦波。正弦波。4.10.1 串联多重化逆变电路串联多重化逆变电路输出相电压输出相电压uUN的基波电压有效值为的基波电压有效值为 ddUN156.162UUU其其n次谐波有效值为次谐波有效值为UN1dUNn162UnnUU式中，式中，n=12k1，k为自然数，在为自然数，在uUN中已不含中已不含5次、次、7次等谐波。次等谐波。该三相电压型二重逆变电路的直流侧电流每周期脉动该三相电压型二重逆变电路的直流侧电流每周期脉动12次，称为次，称为12脉脉波逆变电路波逆变电路，一般来说，使，一般来说，使m个三相桥式逆变电路的相位依次错开个三相桥式逆变电路的相位依次错开 运行，连同使它们输出电压合成并抵消上述相位差的变压器，运行，连同使它们输出电压合成并抵消上述相位差的变压器，就可以构成就可以构成脉波数为脉波数为6m的逆变电路的逆变电路。 )3/( m4.10.1 串联多重化逆变电路串联多重化逆变电路4.10.2 并联多重化逆变电路并联多重化逆变电路用