直流输电PPT 逆变电路(1)

1、逆变的概念逆变的概念 逆变逆变与整流相对应，直流电变成交流电。与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为交流侧接电网，为有源逆变有源逆变。交流侧接负载，为交流侧接负载，为无源逆变无源逆变。逆变与变频逆变与变频变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。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。成，后一部分就是逆变。主要应用主要应用各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。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、感应加热电源交流电机调速用变

2、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。等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。逆变电路最基本的工作原理逆变电路最基本的工作原理逆变电路最基本的工作原逆变电路最基本的工作原理理 改变两组开关切换改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率，可改变输出交流电频率频率。电阻负载电阻负载时，负载电流时，负载电流i io o和和u uo o的波形相同，相位也的波形相同，相位也相同。相同。阻感负载阻感负载时，时，i io o相位滞后相位滞后于于u uo o，波形也不同。，波形也不同。a)b)tuoiot1t2换流方式分类换流方式分类1) 1) 器件换流器件换流利用全控型器件的自关

3、断能力进行换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用在采用IGBT IGBT 、电力、电力MOSFET MOSFET 、GTO GTO 、GTRGTR等全控型器等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。件的电路中的换流方式是器件换流。2) 2) 电网换流电网换流电网提供换流电压的换流方式。电网提供换流电压的换流方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。网的无源逆变电路。3)3) 负载换流负载换流4) 4) 强

4、迫换流强迫换流电压型逆变电路的特点电压型逆变电路的特点 (1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动无脉动。 (2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。 (3)阻感负载为了给交流侧向直流侧反馈无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。单相电压逆变电路单相电压逆变电路 1）半桥逆变电路工作原理V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压uo o为矩形波，幅值为Um=Ud/2。V1或V2通时，io和uo o同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，i io o和u uo o反向，电感中贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二极管反馈二极管,

5、 ,它又起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管续流二极管。a)ttOOONb)oUm- -Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2单相电压逆变电路单相电压逆变电路 2) 2) 全桥逆变电路全桥逆变电路共四个桥臂，可看成两个半共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。桥电路组合而成。两对桥臂交替导通两对桥臂交替导通180180。输出电压合电流波形与半桥输出电压合电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一电路形状相同，幅值高出一倍。倍。改变输出交流电压的有效值改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压只能通过改变直流电压U Ud d来来实现。实现。tOtOtOtOtO

6、? ?b)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo单相电压逆变电路单相电压逆变电路 阻感负载时，还可采阻感负载时，还可采用移相得方式来调节用移相得方式来调节输出电压输出电压移相调压移相调压。V3V3的基极信号比的基极信号比V1V1落后落后q q （0 0 q q 180 180 ）。）。V V3 3、V V4 4的栅极信号分别比的栅极信号分别比V V2 2、V V1 1的前移的前移180180q q。输出输出电压是正负各为电压是正负各为q q的脉冲。的脉冲。改变改变q q就可调节输出电压就可调节输出电压a)tOtOtOtOtO? ?b)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3i

7、ouo单单相电压逆变电路相电压逆变电路 3）带中心抽头变压器的逆变电路交替驱动两个交替驱动两个IGBT，经经变压器耦合给负载加上矩变压器耦合给负载加上矩形波交流电压。形波交流电压。两个二极管的作用也是提两个二极管的作用也是提供无功能量的反馈通道。供无功能量的反馈通道。UdUd和负载参数相同，变和负载参数相同，变压器匝比为压器匝比为1 1：1 1时，时，uouo和和ioio波形及幅值与全桥逆波形及幅值与全桥逆变电路完全相同。变电路完全相同。三相电压逆变电路三相电压逆变电路三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路三相桥式逆变电路三相电压逆变电路三相电压逆变电路 基本工作

8、方式基本工作方式180180导电方式导电方式每桥臂导电每桥臂导电180180，同一相，同一相上下两臂交替导电，各相开上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差始导电的角度差120 120 。任一瞬间有三个桥臂同时导任一瞬间有三个桥臂同时导通。通。每次换流都是在同一相上下每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为两臂之间进行，也称为纵向纵向换流换流。tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3三相电压逆变电路三相电压逆变电路波形分析波形分析负载各相到电源中点负载各相到电源中点NN的电的电压：压：U U相

9、，相，1 1通，通，u uUNUN= =U Ud d/2/2，4 4通，通，u uUNUN=-=-U Ud d/2/2。负载线电压、相电压负载线电压、相电压 UNWNWUWNVNVWVNUNUVuuuuuuuuu NN WNWN NN VNVN NN UNUNuuuuuuuuutOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3三相电压逆变电路三相电压逆变电路负载中点和电源中点间电压负载中点和电源中点间电压负载三相对称时有负载三相对称时有u uUNUN+ +u uVNVN+ +u uWNWN=0=0，于是，于是负载已知时，可由负载已知时，可由u uUNUN波形求出波形求出i iU U波形。波形。一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。桥臂桥臂1 1、3 3、5 5的电流相加可得直流侧电流的电流相加可得直流侧电流i id d的波形，的波形，i id d每每6060脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点