电力电子技术基础17-交流变频

FundamentalsofPowerElectronicsTechnology电力电子技术基础第三部分电力电子变换电路6第7章变频电路——相关概念逆变概念逆变——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，为无源逆变逆变与变频变频电路：交交变频和交直交变频两种交直交变频由交直变换和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变★逆变器的分类：输出频率：工频、中频、高频（20kHz∧）相数：单相、三相能量流向：有源、无源电源类型：电压源型VSI、电流源型CSI电路结构：半桥、全桥、推挽、单管换流方式：负载换流式、硬开关式、谐振式按——逆变器——逆变电路的应用蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源向交流负载供电时，需要逆变电路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7.1交直交电压型逆变电路(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。(2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。

——电压型逆变电路(3)交流侧为阻感负载时，需提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管（与全控器件反并联构成逆导开关）。——电压型全桥逆变电路桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对桥臂交替导通180°;V1,4和V2,3栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补u图单相半桥电压型逆变电路及其工作波形a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2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为正负对称1800矩形波，幅值为Um=Ud/2。V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管。——电压型半桥逆变电路优点：电路简单，使用器件少。缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡。应用：用于几kW以下的小功率逆变电源。单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合。——电压型三相桥式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可看成由三个半桥逆变电路组成1、180°导电方式每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120°

任一瞬间有三个桥臂同时导通每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流180°导通，60°纵向换流120°导通，60°横向换流控制方式输出电压波形：每个半桥的输出电压相对于中点而言，波形均为正负对称180°方波，幅度为Ud/2。U相，1通，uUN‘=Ud/2，

4通，uUN'=-Ud/2。负载线电压为正负对称的1200矩形波，幅度为Ud。负载相电压负载中点和电源中点间电压负载为三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是uNN,也是矩形波，但其频率为uUN，频率的3倍，幅值为其1/3，即为Ud/6。每相负载电压波形：uUN、uVN、uWN的波形形状相同，均为6拍阶梯波，幅度为2Ud/3，相位上依次相差1200防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，应采取“先断后通”1、120°导电方式每桥臂导电120°

任一瞬间有两个桥臂同时导通，一个在上桥臂，另一个在下桥臂每次换流都是在从一相桥臂向相邻桥臂转换，也称为横向换流7.2交直交电流型逆变电路直流电源为电流源的逆变电路——电流型逆变电路一般在直流侧串联大电感，电流脉动很小，可近似看成直流电流源实例之一：右图为电流型三相桥式逆变电路交流侧电容用于吸收换流时负载电感中存贮的能量——电流型逆变器——单相电流型逆变器4桥臂，每桥臂晶闸管各串联一个电抗器LT，用来限制晶闸管开通时的di/dt1、4和2、3以1000~2500Hz的中频轮流导通，可得到中频交流电采用负载换相方式，要求负载电流略超前于负载电压负载一般是电磁感应线圈，R和L串联为其等效电路因功率因数很低，故并联CC和L、R构成并联谐振电路，故此电路称为并联谐振式逆变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——单相电流型逆变器工作波形分析一周期内，两个稳定导通阶段和两个换流阶段t1~t2：VT1和VT4稳定导通阶段，iｏ=Id，t2时刻前在C上建立了左正右负的电压t2~t4：t2时触发VT2和VT3开通，进入换流阶段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Ct=t4时，VT1、VT4电流减至零而关断，换流阶段结束t4－t2=tg

称为换流时间io在t3时刻，即iVT1=iVT2时刻过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点——单相电流型逆变器单相电流型逆变器波形分析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tbtb=t5-t4应大于晶闸管的关断时间tq——单相电流型逆变器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tbtb=t5-t4应大于晶闸管的关断时间tq——单相电流型