西安交通大学：《电力电子技术 Power Electronics》课程教学资源（PPT课件讲稿）第5章 逆变电路

PeC第5章逆变电路 引宣 51换流方式 52电压型逆变电路 53电流型逆变电路 54多重逆变电路和多电平逆变电路 本章小节 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 合中中51

5-1 第5章 逆变电路 引言 5.1 换流方式 5.2 电压型逆变电路 5.3 电流型逆变电路 5.4 多重逆变电路和多电平逆变电路 本章小节

PeC第5章逆变电路·引言 逆变的概念 逆变—与整流相对应,直流电变成交流电。 中交流侧接电网,为有源逆变。本章讲述无源逆变 中交流侧接负载,为无源逆变 逆变与变频 中变频电路:分为交交变频和交直交变频两种。 中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 主要应用 中各种直流电源,如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 中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 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中中52

5-2 第5章 逆变电路 • 引言 逆变的概念 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：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 成，后一部分就是逆变。 主要应用 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 等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。 本章讲述无源逆变

Pee5.1换流方式 511逆变电路的基本工作原理 512换流方式分类 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中中53

5-3 5.1 换流方式 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 5.1.2 换流方式分类

PeRe5.1.1逆变电路的基本工作原理 ●以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理 S1~S4是桥式电路的4个臂,由电力电子器件及辅 助电路组成。 负载 45S 图5-1逆变电路及其波形举例 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 合中中54

5-4 以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 图5-1 逆变电路及其波形举例 负载 a) b) t S1 S2 S3 S4 i o uo Ud u o i o t 1 t 2 S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅 助电路组成

PeRe5.1.1逆变电路的基本工作原理 中SS4闭合,S2、S3断开时,负载电压U为正。 S1S4断开,S2、S3闭合时,负载电压U为负。 S1、S4闭合,S2、S3断开时电路和波形图 S 负载 直流电 S2、S3闭合,S1、S4断开时电路和波形图 交流电 负载 电力电子技术 http:/pel-course.xjtu.edu.cn 合中中55

5-5 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。 直流电 交流电

PeRe5.1.1逆变电路的基本工作原理 中逆变电路最基本的工作 原理—改变两组开关 切换频率,可改变输出 负载 交流电频率。 2 中电阻负载时,负载电流动 和的波形相同,相位也 a 相同。 lo 中阻感负载时,相位滞后 于乙n,波形也不同。 图5-1逆变电路及其波形举例 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中中56

5-6 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 逆变电路最基本的工作 原理 ——改变两组开关 切换频率，可改变输出 交流电频率。 图5-1 逆变电路及其波形举例 a) b) t uo i o t 1 t 2 电阻负载时，负载电流i o 和uo的波形相同，相位也 相同。 阻感负载时，i o相位滞后 于uo，波形也不同

Pee5.12换流方式分类 换流—电流从一个支路向另一个支路转移的过程, 也称为换相。 开通:适当的门极驱动信号就可使器件开通。 关断: →全控型器件可通过门极关断。 ◆半控型器件晶闸管,必须利用外部条件才能关断。 般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压,才能 关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。 本章换流及换流方式问题最为全面集中,因此安排在 本章集中讲述。 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中中57

5-7 5.1.2 换流方式分类 换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程， 也称为换相。 开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 关断： 全控型器件可通过门极关断。 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。 一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能 关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。 本章换流及换流方式问题最为全面集中,因此安排在 本章集中讲述

Pee5.12换流方式分类 1)器件换流( Device Commutation) 中利用全控型器件的自关断能力进行换流 中在采用|GBT、电力 MOSFET、GTO、GTR等全控型器 件的电路中的换流方式是器件换流。 2)电网换流( Line Commutation) 中电网提供换流电压的换流方式。 中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 电网的无源逆变电路。 3)负载换流( Load commutation) 4)强迫换流( Forced commutation) 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中中58

5-8 5.1.2 换流方式分类 1) 器件换流（Device Commutation） 利用全控型器件的自关断能力进行换流。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器 件的电路中的换流方式是器件换流。 2) 电网换流（Line Commutation） 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。 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。 3) 负载换流（Load Commutation） 4) 强迫换流（Forced Commutation）

Pee5.12换流方式分类 ●由负载提供换流电压的换流方式 1d ●负载电流的相位超前于负载电压 平 的场合,都可实现负载换流。 E R L 如图是基本的负载换流电路,4个 VT.V 桥臂均由晶闸管组成。 整个负载工作在接近并联谐振状 态而略呈容性。 ●直流侧串电感,工作过程可认为 基本没有脉动 114 负载对基波的阻抗大而对谐波的 阻抗小。所以接近正弦波 1 注意触发ⅥT2、ⅥT3的时刻1必须 在uo过零前并留有足够的裕量, 才能使换流顺利完成。 图5-2负载换流 电路及其工作波形 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中中59

5-9 5.1.2 换流方式分类 图5-2 负载换流 电路及其工作波形 由负载提供换流电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压 的场合，都可实现负载换流。 如图是基本的负载换流电路，4个 桥臂均由晶闸管组成。 整个负载工作在接近并联谐振状 态而略呈容性。 直流侧串电感，工作过程可认为id 基本没有脉动。 负载对基波的阻抗大而对谐波的 阻抗小。所以uo接近正弦波。 注意触发VT2、VT3的时刻t1必须 在uo过零前并留有足够的裕量， 才能使换流顺利完成。 ? t ? t ? t ? t O O O O i i t1 b) a) u o u o i o i o uVT iVT1 iVT4 iVT2 iVT3 u VT1 u VT4

Pee5.12换流方式分类 4)强迫换流( Forced Commutation 中设置附加的换流电路,给欲关断的晶闸管强迫 施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。 中通常利用附加电容上所储存的能量来实现,因 此也称为电容换流。 分类 出换流电路内电容直接耦合式 直接提供换流电压 强迫换流 通过换流电路内的 电容和电感的耦合 电感耦合式 来提供换流电压或 强迫换流 换流电流 电力电子技术 http:/pel-course.jtu.edu.cn 合中中510

5-10 4)强迫换流（Forced Commutation） 5.1.2 换流方式分类 由换流电路内电容 直接提供换流电压 直接耦合式 强迫换流 通过换流电路内的 电容和电感的耦合 来提供换流电压或 换流电流 电感耦合式 强迫换流 设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫 施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因 此也称为电容换流。 分类