DCAC变换电路无源部分

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。
uo
Ud S1 io 负载 S3 uo S 4 io t1 t2 t
S2 a)
b)
图5-6 逆变电路及其波形举例
电力电子技术
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逆变电路基本工作原理

如何实现直流到交流的变换？
动画演示
S1、S4闭合，S2、S3断开，uo输出为正；反之，uo为负 直流电 交流电
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涉及的问题 －－换流
换流—电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换
相，换流实质就是电流在不同桥臂之间的转移。 当电路中的开关器件采用晶闸管时，需要解决晶闸管的关 断问题。 开通：承受正压时，适当的门极驱动信号就可使其开通 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 一般在晶闸管两端施加一定时间反压，使电流过零后 关断
Ud
S1
S2
io 负载 S3 uo S 4 a)
Hale Waihona Puke uoiot1 t2
t b)
图5-6 逆变电路及其波形举例
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涉及的问题－－电感性负载
感性负载时，电流不能发生突变，
否则会感应出大的瞬时电压，损坏 开关器件 晶闸管两端反并联一续流二极管 当 VT1 、 VT4 换 流 关 断 ， VT2 、 VT3触发导通时，负载电流由于电 感的作用，依然保持原来的方向， 由 A 向 B ，通过续流二极管 VD3 、 VD2续流。能量返送电源。 直到负载电流下降到 0 时， VT2 、 VT3才能够被触发导通。此时，从 电源提供给负载反向电流。 动画演示 电力电子技术
变频：一种频率的交流电另外一种频率的交流电 从变频过程可分为： 1. 交流－交流变频
也称为直接变频
2. 交－直－交变频
直流到交流的过程 称为逆变，是间接变频 的核心环节。
交—直—交电压型PWM变频电路
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第一节 变频电路的基本概念
逆变：将直流电变换成交流电； 根据交流电的用途可以分为有源逆变和无源逆变。
2）强迫换流（Forced Commutation）
– 附加换流电路，在换流时产生一个反向电压关 断晶闸管。 – 也称为脉冲换流，如图所示，利用电容电压使 导通的晶闸管承受反压而关断。
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5.3.2 换流方式分类--负载换流
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
电网换流和负载换流——外部换流 当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而 是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭
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逆变电路的应用－－中频感应加热装置
1.感应加热的基本原理
法拉第电磁感应定律：当电路围绕的区 域内存在交变的磁场时，电路两端就会感 应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。 电流的热效应可用来加热。 在第一个线圈中突然接通直流电流（即 将图中开关S突然合上）或突然切断电流 （即将图中开关S突然打开），此时在第 二个线圈所接的电流表中可以看出有某一 方向或反方向的摆动。 这种现象称为电磁感应现象，第二个线 圈中的电流称为感应电流，第一个线圈称 为感应线圈。 通断频率越高，则感生电流将会越大。 感应电源通常需要输出高频大电流 。
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。
ud
+ Ud -
S1
S3
+
负载 S2
S4
Ud
t
uo
+ Ud -
S1
S3
+Ud
负载 S2
+
S4
t
-Ud S1S4 S2S3 S1S4 S2S3
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5.3.1 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。 电阻负载时，负载电流 io 和uo的波形相同，相位也 相同。 阻感负载时，io相位滞后 于uo，波形也不同。
– – 有源逆变：把交流电回馈电网； • 产生有源逆变的条件 无源逆变：把交流电供给负载。
• 例如 UPS
Id 正转整流
无源逆变就是通常说到的变频。
β< 90°
Udβ
电能
电动运行
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M EM
+
电网
+ -
5.3.1 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 -- 如何实现直流到交流的变换？
3) 负载换流（Load Commutation） 4) 强迫换流（Forced Commutation）
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换流方式
逆变电路的换流方式
全控器件组成的逆变电路：器件换流 晶闸管无源逆变电路常用的换流方式有以下两种：
1）负载换流（Load Commutation）
– 由负载提供换流电压称为负载换流； – 这种换流，主电路不需要附加换流环节，也称 为自然换流。
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5.3.2 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。
本章教学目的和要求
基本概念：逆变，变频，两者间的关系
脉宽调制（PWM）的基本原理 恒压频比控制方式
学完本章之后，应能理解变频器的基本工作原理
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本节主要内容
1. 变频电路基本概念
2. 无源逆变器的基本工作原理及应用 3. 脉宽调制（PWM）基本原理
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一 变频电路的基本概念
uo io O i O i O uVT O
uo a)
iVT iVT
1
io
?t
4
iVT
2
iVT
3
?t ?t ?t
t1
uVT
uVT b)
1
4
图5-7 负载换流 电路及其工作波形
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换流方式小结
器件换流——适用于全控型器件 其余三种方式——针对晶闸管
器件换流和强迫换流——属于自换流