逆变电路-电压型逆变电路（电力电子技术）

单相半桥电压型逆变电路学习内容0102电压型逆变电路的特点单相半桥电压型逆变电路分析

第一部分电压型逆变电路的特点PART01电压型逆变特点电压型逆变电路的特点阻感负载时需提供无功功率，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。由于直流电压源的钳位作用，输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。电压型逆变电路举例（全桥逆变电路）

第二部分单相半桥电压型逆变电路分析PART02半桥逆变电路◆在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的联结点便成为直流电源的中点，负载联接在直流电源中点和两个桥臂联结点之间。◆工作原理☞设开关器件V1和V2的栅极信号在一个周期内各有半周正偏，半周反偏，且二者互补。☞输出电压uo为矩形波，其幅值为Um=Ud/2。☞电路带阻感负载。RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-半桥逆变电路☞电路分析等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-半桥逆变电路tOOONoiot1t2V1☞电路分析假设t2时刻以前V1为通态。等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-Ut半桥逆变电路tOOONoiot1t2V1☞电路分析假设t2时刻以前V1为通态。t2时刻给V1关断信号，给V2开通信号，则V1关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD2导通续流。等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-Ut半桥逆变电路ttOOONoiot1t2V1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U☞电路分析假设t2时刻以前V1为通态。t2时刻给V1关断信号，给V2开通信号，则V1关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD2导通续流。当t3时刻io降零时，VD2截止，V2开通，io开始反向。VD2半桥逆变电路ttOOONoiot1t2V1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U☞电路分析假设t2时刻以前V1为通态。t2时刻给V1关断信号，给V2开通信号，则V1关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD2导通续流。当t3时刻io降零时，VD2截止，V2开通，io开始反向。VD2t3V2半桥逆变电路ttOOONoiot1t2V1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U☞电路分析同样，t4时刻给V2关断信号，给V1开通信号，则V2关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD1导通续流。VD2t3V2半桥逆变电路ttOOONoiot1t2V1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U☞电路分析同样，t4时刻给V2关断信号，给V1开通信号，则V2关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD1导通续流。当t5时刻io降零时，VD1截止，V1开通，io开始正向。VD2t3V2t4VD1半桥逆变电路ttOOONoiot1t2V1RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U☞电路分析同样，t4时刻给V2关断信号，给V1开通信号，则V2关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD1导通续流。当t5时刻io降零时，VD1截止，V1开通，io开始正向。VD2t3V2t4VD1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-半桥逆变电路ttOOONoiot1t2V1RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U☞电路分析同样，t4时刻给V2关断信号，给V1开通信号，则V2关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD1导通续流。当t5时刻io降零时，VD1截止，V1开通，io开始正向。VD2t3V2t4VD1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-t5V1t6V2VD1VD2半桥逆变电路ttOOONoiot1t2V1RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U

☞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。VD2t3V2t4VD1t5V1t6V2VD1VD2单相半桥电压型逆变电路的优缺点：◆优点是简单，使用器件少。◆缺点是输出交流电压的幅值Um仅为Ud/2，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；因此，半桥电路常用于几kW以下的小功率逆变电源。单相全桥逆变电路(移相调压)

复习引入复习问题单相全桥逆变电路，两对桥臂交替导通180°时，要改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压Ud来实现。能否通过其他方式调节逆变电路的输出电压？答案移相调压全桥逆变电路◆移相调压方式☞移相调压实际上就是调节输出电压脉冲的宽度。☞在单相全桥逆变电路中，各IGBT的栅极信号仍为180°正偏，180°反偏，并且V1

和V2的栅极信号互补，V3和V4的栅极信号互补。☞但是V3的基极信号比V1落后

（0＜

＜180°）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1的前移180°-

。输出电压是正负各为

的脉冲。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4OtuG1OwtOwtOtuG2uG3uG4θ等效全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆电路分析

☞t2时刻前V1和V4导通，

uo=Ud。☞t1时刻V4截止，而因负载电感中的电流io不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通续流，uo=0。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2等效全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆电路分析

☞t2时刻前V1和V4导通，

uo=Ud。☞t2时刻V4截止，而因负载电感中的电流io不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通续流，uo=0。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆电路分析

☞t3时刻，V1截止，而V2不能立刻导通，VD2导通续流，和VD3构成电流通道，uo=-Ud。☞到t4时刻，负载电流过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开始导通，uo仍为-Ud。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t3全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆电路分析

☞t3时刻，V1截止，而V2不能立刻导通，VD2导通续流，和VD3构成电流通道，uo=-Ud。☞到t4时刻，负载电流过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开始导通，uo仍为-Ud。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t3等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t4全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆电路分析☞t5时刻V3截止，而V4不能立刻导通，VD4导通续流，uo再次为零。☞t6时刻，V2截止，而V1不能立刻导通，VD1导通续流，和VD4构成电流通道，uo=Ud。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t3t4等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t5全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆电路分析☞t5时刻V3截止，而V4不能立刻导通，VD4导通续流，uo再次为零。☞t6时刻，V2截止，而V1不能立刻导通，VD1导通续流，和VD4构成电流通道，uo=Ud。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t3t4t5等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t6全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆电路分析☞到t7时刻，负载电流过零并开始正向时，VD1和VD4截止，V1和V4开始导通，uo仍为Ud。☞改变

就可调节输出电压。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t3t4t5t6等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t7t1思考尝试画出：单相全桥逆变电路带纯电阻负载时，采用移相调压方式，电路的输出电压和电流的波形。思考题单相全桥逆变电路全桥逆变电路☞电路带阻感负载。☞共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。☞两对桥臂交替导通180°。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4等效全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4☞电路分析tOOONoiot1t2V1等效U全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4☞电路分析◆假设t2时刻以前V1

和V4为通态。◆t2时刻给V1和V4关断信号，给V2和V3开通信号，则V1和V4关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD2和VD3导通续流。tV4tOOONoiot1t2V1等效U全桥逆变电路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4☞电路分析◆假设t2时刻以前V1

和V4为通态。◆t2时刻给V1和V4关断信号，给V2和V3开通信号，则V1和V4关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD2和VD3导通续流。tV4ttOOONoiot1t2V1UVD2全桥逆变电路等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4☞电路分析◆假设t2时刻以前V1

和V4为通态。◆t2时刻给V1和V4关断信号，给V2和V3开通信号，则V1和V4关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD2和VD3导通续流。◆当t3时刻io降零时，VD2和VD3截止，V2和V3开通，io开始反向。V4VD3ttOOONoiot1t2V1等效UVD2t3V2全桥逆变电路☞电路分析◆假设t2时刻以前V1

和V4为通态。◆t2时刻给V1和V4关断信号，给V2和V3开通信号，则V1和V4关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD2和VD3导通续流。◆当t3时刻io降零时，VD2和VD3截止，V2和V3开通，io开始反向。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4V4VD3V3ttOOONoiot1t2V1等效UVD2t3V2全桥逆变电路☞电路分析◆同样，t4时刻给V2和V3关断信号，给V1和V4开通信号，则V2和V3关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD1和VD4导通续流。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4V4VD3V3等效全桥逆变电路☞电路分析◆同样，t4时刻给V2和V3关断信号，给V1和V4开通信号，则V2和V3关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD1和VD4导通续流。◆当t5时刻io降零时，VD1和VD4截止，V1和V4开通，io开始正向。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4ttOOONoiot1t2V1UVD2t3V2t4VD1RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4V4VD3V3VD4全桥逆变电路☞电路分析◆同样，t4时刻给V2和V3关断信号，给V1和V4开通信号，则V2和V3关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD1和VD4导通续流。