福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術.ppt
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福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,第8章逆變電路,引言8.1無源逆變及基本電路8.2電壓型和電流型逆變器8.3脈寬調制(PWM)型逆變電路8.4軟開關技術本章小節(jié),福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,第8章逆變電路引言,逆變的概念逆變與整流相對應,直流電變成交流電。交流側接電網,為有源逆變。交流側接負載,為無源逆變。逆變與變頻變頻電路:分為交交變頻和交直交變頻兩種。交直交變頻由交直變換(整流)和直交變換兩部分組成,后一部分就是逆變。主要應用各種直流逆變電源,如蓄電池、干電池、太陽能電池等。交流電機調速用變頻器、不間斷電源、感應加熱電源等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,8.1無源逆變及基本電路,8.1.1逆變電路的基本工作原理8.1.2逆變電路的換相8.1.3基本逆變電路,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,以單相橋式逆變電路為例說明最基本的工作原理,8.1.1逆變電路基本工作原理,圖8-1逆變電路拓撲結構,S1S4是橋式電路的4個臂,由電力電子器件及輔助電路組成。,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,8.1.1逆變電路基本工作原理,+-,S1、S4閉合、S2、S3斷開,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,8.1.1逆變電路基本工作原理,-+,S1、S4斷開、S2、S3閉合,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,逆變電路最基本的工作原理改變兩組開關切換頻率,可改變輸出交流電頻率。,電阻負載時,負載電流io和uo的波形相同,相位也相同。,阻感負載時,io相位滯后于uo,波形也不同。,8.1.1逆變電路基本工作原理,阻性,阻感性,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,換相電流從一個支路向另一個支路轉移的過程,也稱為換相。,8.1.2逆變電路的換相,開通:適當的門極驅動信號就可使器件開通。關斷:全控型器件可通過門極關斷。半控型器件晶閘管,必須利用外部條件才能關斷。一般在晶閘管電流過零后施加一定時間反壓,才能關斷。研究換相主要是研究如何使器件關斷。,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,1)器件換相(DeviceCommutation)利用全控型器件的自關斷能力進行換相。在采用IGBT、電力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的電路中的換相方式是器件換相。2)電網換相(LineCommutation)電網提供換相電壓的換相方式。將負的電網電壓施加在欲關斷的晶閘管上即可使其關斷。不需要器件具有門極可關斷能力,但不適用于沒有交流電網的無源逆變電路。,8.1.2逆變電路的換相,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,3)負載換相(LoadCommutation)由負載提供換相電壓的換相方式。負載電流的相位超前于負載電壓的場合,都可實現負載換相。4)強迫換相(ForcedCommutation)設置附加的換相電路,給欲關斷的晶閘管強迫施加反壓或反電流的換相方式稱為強迫換相。通常利用附加電容上所儲存的能量來實現,因此也稱為電容換相。,8.1.2逆變電路的換相,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,換相方式分為外部換相和自換相兩大類,外部換相包括電網換相和負載換相兩種,自換相包括器件換相和強迫換相兩種。晶閘管時代十分重要,全控型器件時代其重要性有所下降。,8.1.2逆變電路的換相,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,8.1.3基本逆變電路,半橋逆變電路全橋逆變電路,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,半橋逆變電路,t1t2:C1V1負載,輸出電壓右正左負,-+,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,半橋逆變電路,t2t3:C2VD2負載,二極管VD2續(xù)流,輸出電壓左正右負,+-,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,t3t4:C2V2負載,輸出電壓右正左負,+-,半橋逆變電路,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,-+,t4t5:C1VD1負載,二極管VD1續(xù)流,輸出電壓左負右正,半橋逆變電路,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,半橋逆變電路,工作原理V1和V2柵極信號在一周期內各半周正偏、半周反偏,兩者互補,輸出電壓uo為矩形波,幅值為Um=Ud/2。V1或V2通時,io和uo同方向,直流側向負載提供能量;VD1或VD2通時,io和uo反向,電感中貯能向直流側反饋。VD1、VD2稱為反饋二極管,起著使負載電流連續(xù)的作用,又稱續(xù)流二極管。,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,半橋逆變電路,優(yōu)點:電路簡單,使用器件少。缺點:輸出交流電壓幅值為Ud/2,且直流側需兩電容器串聯,要控制兩者電壓均衡。應用:用于幾kW以下的小功率逆變電源。單相全橋、三相橋式都可看成若干個半橋逆變電路的組合。,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,全橋逆變電路,特點共四個橋臂,可看成兩個半橋電路組合而成。兩對橋臂交替導通180。輸出電壓合電流波形與半橋電路形狀相同,幅值高出一倍。,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,8.2電壓型和電流型逆變器,1)逆變電路的分類根據直流側電源性質的不同,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,8.2電壓型和電流型逆變器,2)電壓型逆變電路的主要特點,(1)直流側為電壓源或并聯大電容,直流側電壓基本無脈動。(2)輸出電壓為矩形波,輸出電流因負載阻抗不同而不同。(3)阻感負載時需提供無功功率。為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道,逆變橋各臂并聯反饋二極管。,電壓型單相橋式逆變電路,福建工程學院電子信息與電氣工程系電力電子技術,3)電流型逆變電路主要特點(1)直流側串大電感,電流基本無脈動,相當于電流源。,電流型三相橋式逆變電路,(2)交流輸出電流為矩形波,與負載阻抗角無關。輸出電壓波形和相位因負載不同而不同。(3)直流側電感起緩沖無功能量的作用,不必給開關器件反并聯二極管。電流型逆變電路中,采用半控型器件的電路仍應用較多。換流方式有負載換流、強迫換流。,8.2電壓型和電流型逆變器,- 配套講稿:
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