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第4章 1单相电压型逆变电路

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逆变电路

逆变电路
uo 4U d 1 1 sin t sin 3 t sin 5 t L 3 5
基波的幅值Uo1m： U o1m
4U d 1.27U d
2 2U dLeabharlann 基波有效值Uo1： U o1

0.9U d
上述公式对半桥逆变电路同样适用，只是公式中的Ud要换成Ud/2
逆变电路的主要应用 处理各种直流电源：如把蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源变成交 流电源。 交流电机变频调速、不间断电源、感应加热电源等。
2
4.1 换流方式
4.1.1 逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路为例说明：
P98
P98
S1~S4是桥式逆变电路的4个桥臂。 把直流电变成了交流电的原理： t1～t2期间：S1、S4闭合，S2、S3断开：负载电压uo为正(左正右负) t2～t3期间：S1、S4断开，S2、S3闭合：负载电压uo为负(左负右正) 改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。 电阻负载时，负载电流io和负载电压uo的波形相同，相位也相同。 阻感负载时，负载电流io相位滞后于负载电压uo的相位，两者波形也不同。
14
全桥逆变电路的移相调压方式
P102
前述对称交替驱动180°的全桥电路输出交流电压的有效值 只能通过改变直流电压Ud来实现。下面用移相方式调节输 出电压。将V4、V3的驱动信号相对于V1、V2前移，驱动 脉冲宽度仍为180°。 工作过程 ①t1时刻前：V1和V4导通， uo=+Ud ②t1时刻：关断V4，驱动V3。但V3不能立刻导通。因负载电感 中的电流io不能突变，二极管VD3导通与V1构成通道续流 (续流回路：RL-VD3-V1)，期间uo=0 ③t2时刻：使V1截止，驱动V2，但V2不能立刻导通。因负载电 流io尚未降到零，VD2导通续流， VD2与VD3构成通道续流 (续流回路：RL-VD3-电源-VD2)。期间uo=-Ud ④当负载电流io过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开 始导通，uo仍为-Ud ⑤t3时刻：关断V3，驱动 V4。但V4不能立刻导通，VD4导通续 流，uo再次为零。

电压型单相全桥逆变电路

电压型单相全桥逆变电路

1. 引言逆变电路 所谓逆变,就是与整流相反,把直流电转换成某一固定频率或可变频率的交换电(DC/AC)的进程.当把转换后的交换电直接回送电网,即交换侧接入交换电源时,称为有源逆变;而当把转换后的交换电直接供应负载时,则称为无源逆变.平日所讲的逆变电路,若不加解释,一般都是指无源逆变电路.1. 电压型逆变器的道理图当开关S1.S4闭合,S2.S3断开时,负载电压u o 为正;当开关S1.S4断开,S2.S3闭应时,u o 为负,如斯瓜代进行下去,就在负载上得到了由直流电变换的交换电,u o 的波形如图7.4(b)所示.输出交换电的频率与两组开关的切换频率成正比.如许就实现了直流电到交换电的逆变.2. 电压型单相全桥逆变电路它共有4个桥臂,可以算作由两个半桥电路组合而成.两对桥臂瓜代导通180°.输出电压和电流波形与半桥电路外形雷同,幅值凌驾一倍.转变输出交换电压的有用值只能经由过程转变直流电压U d 来实现. 输出电压定量剖析u o 成傅里叶级数基波幅值基波有用值当u o 为正负各180°时,要转变输出电压有用值只能转变d d1o 9.022U U U ==πU d来实现可采取移相方法调节逆变电路的输出电压,称为移相调压.各栅极旌旗灯号为180º正偏,180º反偏,且T1和T2互补,T3和T4互补关系不变.T3的基极旌旗灯号只比T1落伍q ( 0<q <180º),T3.T4的栅极旌旗灯号分离比T2.T1的前移180º-q,uo 成为正负各为q 的脉冲,转变q 即可调节输出电压有用值.3MATLAB 仿真Simulink组建电路模子及试验成果电压型全桥逆变电路构造图：阻感性质下的仿真：T1 T4的脉冲旌旗灯号：T2 T3的脉冲旌旗灯号：带电阻情形下Ia Vab 波形电感负载下的Ia波形Vab波形阻感负载时RL负载电流波形输入电流Id的波形剖析：在直流电源电压Vd一准时,输出电压的基波大小不成控,且输出电压中谐波频率低.数值大,直流电源电流Id脉动频率低且脉动数值大.是以为了使负载获得优越的输出电压波形和减小直流电源电流的脉动,必须采取较大的LC输出滤波器和LdCd输入滤波器.经由过程此次的功课,在运用MATLAB的进程中碰到了很多问题,在对这些问题的解决进程中逐渐学会一些关于这套软件的运用办法,在查找MATLAB软件运用办法的时刻找到了相干的专业论坛,这为今后进修生涯供给了很多帮忙,可以在与他人的交换进程中学到更多的常识.《电力电子变换和掌握技巧》高级教导出版社陈坚《电力电子及其仿真》江苏技巧师范学院刑绍邦《电力电子技巧运用电路》机械工业出版社王文郁石玉《石新春电力电子技巧》中国电力出版社石新春。

电力电子技术-第4章逆变电路讲解

电力电子技术-第4章逆变电路讲解
（4）直流侧电感起到缓冲无功能量的作用。
4.3.1 单相电流型逆变电路
（1）电路结构
①用④阻载② 载来③ 联 确4并抗电个采 电限应C谐联，压桥和用 压制称振谐谐波臂L负 （晶之式振波形、，载 呈闸为逆回在接R每换 容管容变构路负近桥相性开性电成对载正臂方）通小路并基上弦晶式。时失（联波产波闸，的谐但谐呈生。管要d负最振高的i各/求载d终电阻压t串负）负路抗降联载载，，很一电仍故对小个流略此谐，电略显电波因抗超容路呈此器前性称低负L于T，为，负并准
4.2.1 单相电压型逆变电路
1、 半桥逆变电路 •（1）电路图
+
Ud 2
Ud
Ud 2
-
V1 io R L
u o V 2
a)
VD 1
VD 2
*导电方式：
V1，V2信号互补，
各导通180゜。
•半桥逆变电路有两个桥臂， 每个桥臂有一个可控器件和一 个反并联二极管组成。 •在直流侧接有两个相互串联 的足够大的电容，两个电容的 联结点是直流电源的中点。 •负载联结在直流电源中点和 两个桥臂联结点之间。
能否不改变直 流电压，直接进行 调制呢？为此提出 了导电方式二：
移相导电方式。
*导电方式二：移相调压 调节输出电压脉冲的宽度
采用移相方式调节逆变电路的输出电压
• 各IGBT栅极信号为180°正偏， 180°反偏，且V1和V2栅极信号互补， V3和V4栅极信号互补； • V3的基极信号不是比V1落后180°，
而是只落后q ( 0< q <180°)；
• 也就是：V3、V4的栅极信号分别比
V2、V1的前移180°-q 。
工作过程
•t1时刻以前V1，V4通，u0=ud, io 从 0 增加； •t1时刻V4断，V1，VD3续流，u0=0，io 下降； • t2时刻V1也关断，io 还未下降到0，于是VD2，VD3续流，u0=-ud。 •直到io过0变负，V2，V3通，u0=-ud, io从0负增加； •t3时刻V3断，V2，VD4续流，u0=0，io 负减小； • t4时刻V2也关断，io 还未减小到0，于是VD1，VD4续流，u0=ud。

电子电子技术第4章 DC-AC变换电路

电子电子技术第4章 DC-AC变换电路
中点之间。
控制方式：开关器件T1和T2在一个输出电压基波周期 T0内互补地施加触发驱动信号，且两管驱动信号时间 都相等
当T1导通T2关断时 ，当T2导通T1关断时 ，所以电压波形为占空 比为50％的方波。改变T1和T2的驱动信号的频率，即可以改变 输出电压的频率，输出电压的基波频率
输出电压：
开T20 关t 管T0 时T2、，T开3，关当管负T载2、电T3被流触由发a流，向当b负时载，电电流流由经过b流D2向、aD时 3续，流电流流经
瞬时负载电流 ：
iL

n 1,3,5...
4VD n Zn
sin
(nt
n )
– 其中n次谐波阻抗 Zn R2 (nL)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 器电压的平衡 半桥电路常用于几kw以下的小功率逆变电源
2.电压型单相全桥式逆变电路
电路特点：全桥电路可看作由两个半桥电路组成，有四个桥臂， 包括四个可控开关器件及反并联二极管，在直流母线上通常还 并联有滤波电容。
控制方式：T1和T4同时开通和关断，T2和T3同时开通和关断（存
b) 电流型逆变器：在直流测串联有大电感，可以抑制输出直流电
流纹波，使得直流测可以近似看作一个理想电流源。
按交流输出类型分类：
a) 当变换装置交流侧接在电网上，把直流电逆变成同频率的 交流电回馈到电网上去，称为有源逆变。
b) 当变换装置交流侧和负载连接时，将由变换装置直接给电 机等负载提供频率可变的交流电，这种工作模式被称为无 源逆变。
b) 负载换流：由负载提供换流电压称为负载换流，通常采用 的是负载谐振换流。
c) 强迫换流：通过附加的换流装置，给欲关断的器件强迫施 加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。

单相电压型全桥逆变电路设计

单相电压型全桥逆变电路设计

第一章绪论1.1 整流技术的发展概况正电路广泛应用于工业中。

整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。

桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。

常用来将交流电转化为直流电。

从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。

基本原理和方法已成熟十几年了，随着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。

目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。

系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。

加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。

从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。

高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的维护。

由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。

新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。

第二章设计方案及其原理2.1电压型逆变器的原理图等效图及其输出波形当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压 U o 为正； 当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，U o 为负，如此交替进行 下去，就在负载上得到了由直流电变换的交流电，U o 的波形如上图(b)所示。

输出交流电的频率与两组开关的切换频率成正比。

这样就实现了 直流电到交流电的逆变。

2.2电压型单相全桥逆变电路 -Si \ S 計+ i o Z-Ud —1_- S 2\ U o S4 J• 1 iH A原理框图(b)它共有4个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。

两对桥臂交替导通180 °。

输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。

改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现。

可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压。

单相电压型逆变电路

单相电压型逆变电路

单相电压型逆变电路单相电压型逆变电路是一种电力电子器件，能够将直流电转换为交流电，广泛应用于各种电力系统中。

本文将介绍单相电压型逆变电路的原理、分类、应用和发展趋势。

一、原理单相电压型逆变电路的原理是利用开关管的导通和截止，将直流电源的电压转换为交流电压。

开关管的导通和截止由控制电路控制，控制电路可以根据需要选择不同的控制方式，如脉宽调制、频率调制等。

控制电路的输出信号控制开关管的导通和截止，从而实现直流电到交流电的转换。

二、分类单相电压型逆变电路根据控制方式的不同可以分为脉宽调制型和频率调制型。

脉宽调制型逆变电路是通过改变开关管的导通时间来控制输出电压的大小，具有控制简单、输出电压稳定等优点，适用于低功率应用。

频率调制型逆变电路是通过改变开关管的导通和截止的时间来控制输出电压的频率和大小，具有输出电压精度高、适用范围广等优点，适用于高功率应用。

三、应用单相电压型逆变电路广泛应用于各种电力系统中，如UPS电源、太阳能逆变器、风力逆变器、电动汽车充电器等。

其中，UPS电源是逆变电路的主要应用领域之一，其作用是在电网电压不稳定或停电时，提供稳定的交流电源。

太阳能逆变器是将太阳能电池板输出的直流电转换为交流电的装置，其应用范围涵盖了家庭、商业、工业等领域。

风力逆变器是将风力发电机输出的直流电转换为交流电的装置，其应用范围涵盖了风力发电领域。

电动汽车充电器是将交流电转换为直流电供电给电动汽车充电的装置，其应用范围涵盖了电动汽车领域。

四、发展趋势单相电压型逆变电路的发展趋势主要包括以下几个方面：1、高效节能：随着能源环境的变化，逆变电路需要具备更高的能量转换效率和更低的能量损耗。

2、小型化：随着电子技术的发展，逆变电路需要越来越小型化，以满足各种场合的需求。

3、智能化：随着智能化技术的发展，逆变电路需要具备更高的智能化水平，以实现自动控制和智能化管理。

4、多功能化：随着应用领域的扩大，逆变电路需要具备更多的功能，如电能质量控制、电网接口等。

电压型单相全桥逆变电路

电压型单相全桥逆变电路

电压型单相全桥逆变电路(1) 介绍单相全桥逆变电路，也称为半桥逆变电路，是一种基于一个正弦波源和一种特定的桥接结构，以及装有晶体管或管器的电路，用来将电动机或机器的交流电源驱动至输出。

该电路通过控制其中的电流，可以改变功率、频率、电压这些特征。

(2) 电路原理单相全桥逆变电路具有一个正弦波源和一种特定的桥接结构。

该桥接结构是由4 个MOSFET晶体管或管器组成的，它们可以在30°的激励周期内在正常工作时交替开启，这将会使输出的单相桥路上的电压发生切换，因此可以得到一个正弦波脉冲输出，从而能够驱动负载的电机。

(3) 优点1. 单相全桥逆变电路具有低成本、易于维护以及精度高的优点，能够根据需要快速调节输出电压，可以超调电压使功率达到最高；2. 此类电路可以存储有限的能量，在整个操作中基本没有损失；3. 其具有灵敏控制功能，可以有效控制输入电压频率和电压；4. 它可以允许电压和电流在负载范围内自由切换，可以在有限的时间内进行快速调整；5. 此类电路结构简单，对交叉导体的影响小，能够有效抗干扰。

1. 单相全桥逆变电路的控制精度不是很高，受到电源供应和负载的影响较大；2. 结构复杂，由于其中使用的介质晶体管的开关特性，在工作过程中有时会发生失控现象；3. 高压噪声也会影响电路性能；4. 高压及电压脉宽比较窄，且控制精度不如高压直流调节电路高。

(5) 结论单相全桥逆变电路相对于传统单相变换电路，友好的结构，低成本，易于维护以及高能量转换效率的优点在很多应用中备受青睐。

但其较窄的脉冲宽度和较低的控制精度也被忽视不计。

因此，对于不同的应用，要充分考虑单相全桥逆变电路的优点和缺点，以便选择最合适的解决方案。

单相全桥电压型逆变电路的工作原理

单相全桥电压型逆变电路的工作原理

单相全桥电压型逆变电路是一种常用于将直流电源转换为交流电源的电路。

它通过控制开关器件的开关状态来实现对输出电压的调节。

该电路由四个开关器件（一般为可控硅或晶闸管）和一个中心点连接到输出负载的变压器组成。

工作原理如下：
1. 输入：直流电源通过一个滤波电容提供给变压器的两个输入端，同时接地。

2. 开关控制：四个开关器件被分为上下两组，每组包含两个对称的开关。

这些开关器件通过控制电流的导通和截断来控制电路的工作方式。

3. 上半桥工作：在某个时刻，上半桥的两个开关器件之一导通，另一个截断。

这样，直流电源的正极与变压器的中点连接，产生一个正脉冲，使得变压器的一侧输出高电平。

4. 下半桥工作：在另一个时刻，下半桥的两个开关器件之一导通，另一个截断。

这样，直流电源的负极与变压器的中点连接，产生一个负脉冲，使得变压器的一侧输出低电平。

5. 输出：通过交替切换上半桥和下半桥的工作状态，可以产生一个周期性的方波输出。

通过变压器的绕组比例，可以将方波转换为所需的交流电压，并将其提供给负载。

6. 控制：通过调节开关器件的导通和截断时间，可以改变输出的频率和有效值。

常用的控制方法包括脉宽调制（PWM）和谐波控制等。

总结来说，单相全桥电压型逆变电路利用四个开关器件以及变压器的绕组比例，将直流电源转换为交流电源，并通过控制开关器件的导通和截断来实现对输出电压的调节。

1。

电力电子技术chapter4-1课件,张兴

电力电子技术chapter4-1课件,张兴

a)
ui
T1 DC-AC 1 T2 DC-AC 2
u2 uo Cf RL u1 Lf
TN DC-AC 3 b)
uN
实现这种交流阶梯波变换的原理电 路如图4-4b所示 —— 分相叠加的组 合逆变器结构，通过多组采用方波 变换的逆变器进行移相叠加组合
电
力
电
子
技
术
4.1.1 逆变器的基本原理
3. 斩控调制方式 ①脉冲宽度调制（PWM）：
1 THD U1


Un
2
n 2, 3

1 2
对于理想正弦波而 言，其THD为零。
电
力
电
子
技
术
4.1.3 逆变器的性能指标
1．逆变器的输出波形性能指标
⑶ 畸变系数DF（Distortion Factor） 表征实际波形中每一次谐波分量对波形畸变的影响程度。 第n次谐波系数HFn定义为： 1
电
力
电
子
技
术
4.1.3 逆变器的性能指标
1．逆变器的输出波形性能指标
⑴ 谐波系数HF（Harmonic Factor）: 表征实际波形中第n次谐波与基波相比的相对值。 第n次谐波系数HFn定义为第n次谐波分量有效值Un与基波分量有效 值U1之比，即 U HF n U1 ⑵ 总谐波畸变系数THD（Total Harmonic Distortion Factor） 表征实际波形同基波分量的接近程度。 总谐波畸变系数THD定义为各次谐波分量有效值Un（n=2、3……） 平方之和的开方与基波分量有效值U1之比，即
逆变器的原理拓扑
电
力
电
子

电力电子技术4章 逆变电路

电力电子技术4章 逆变电路

u WN'
c)
O
u UV
Ud
d)
O
t t
负载相电压
uUN uUN' uNN'
uVN uVN'
uNN'

uWN uWN' uNN '
图4-10电压型三相桥式逆 变电路的电压工作波形
College of Electrical Engineering and Automation
4.1.2 换流方式分类
换流方式总结：
器 件 换 流 —— 适 用 于 全 控 型 器 件 （ IGBT 、 MOSFET等）。
其余三种方式——针对晶闸管（SCR）。
器件换流和强迫换流——属于自换流（器件、 变流器自身）。
电网换流和负载换流——属于外部换流(电网、 负载电压)。
当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而
Automation
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15/53
优缺点：
结构简单，使用器件较少。
输出交流电压的幅值 Um=±Ud/2。 ，且直流侧需 要两个电容器并联，工作时需 要考虑两个电容电压的均衡， 因而仅使用于小功率逆变电路。
与全桥电路的比较：
比全桥电路少用一半开关器件。
器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高 一倍。 必须有一个变压器 。
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4.2.2 三相电压型逆变电路
三个单相半桥单元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

单相电压型逆变电路工作原理

单相电压型逆变电路工作原理

单相电压型逆变电路工作原理一、引言逆变电路是将直流电转换为交流电的一种电路，逆变电路的应用非常广泛，例如变频器、UPS等。

单相电压型逆变电路是一种常见的逆变电路，本文将详细介绍其工作原理。

二、单相电压型逆变电路结构单相电压型逆变电路由直流输入端、滤波器、开关管和输出端组成。

其中，直流输入端提供直流输入信号；滤波器用于过滤掉直流信号中的高频噪声；开关管用于控制输出信号的频率和幅值；输出端则输出经过处理后的交流信号。

三、单相电压型逆变电路工作原理1. 直流输入信号经过滤波器在单相电压型逆变电路中，直流输入信号首先通过滤波器进行滤波处理。

滤波器主要由一个大容量的滤波电容和一个小阻值的滤波电阻组成，在这个过程中，高频噪声被短时间内充放电而被消除。

2. 交错控制开关管在单相逆变器中，开关管是最重要的元件之一。

在正半周期和负半周期中，开关管的控制是不同的。

在正半周期，当开关管导通时，输出端的电压为正；当开关管断开时，输出端的电压为零。

在负半周期中，当开关管导通时，输出端的电压为零；当开关管断开时，输出端的电压为负。

3. 输出信号经过滤波器在单相逆变器中，输出信号需要通过滤波器进行处理。

滤波器主要由一个大容量的滤波电容和一个小阻值的滤波电阻组成，在这个过程中，高频噪声被短时间内充放电而被消除。

4. 输出信号经过变压器在单相逆变器中，输出信号需要通过变压器进行处理。

变压器主要由一个铁芯和两个绕组组成。

其中一个绕组接收逆变器产生的交流信号，并将其转换为所需的交流信号；另一个绕组则将交流信号传输到负载上。

四、总结单相电压型逆变电路是一种将直流转换为交流的常见逆变电路。

其工作原理主要包括直流输入信号经过滤波器、交错控制开关管、输出信号经过滤波器和输出信号经过变压器等步骤。

逆变电路的应用非常广泛，例如变频器、UPS等。

详细逆变电路原理分析

详细逆变电路原理分析
图4.3.2(e)所示是RL负载时直流电源输 入电流的波形。图4.3.2(f)所示是RL负载时 直流电源输入电流的波形。
图4.3.2 电压型单相全桥逆变 电路和电压、电流波形图
4.3.3
1、工作过程：
电压型三相桥式逆变电路
电压型三相桥式逆变电路的基 本工作方式为180°导电型，即每个 桥臂的导电角为180°，同一相上下 桥臂交替导电的纵向换流方式，各 相开始导电的时间依次相差120°。 在一个周期内，6个开关管触 发导通的次序为T1→T2 →T3 →T4 →T5→T6 ，依次相隔60°，任一时 刻均有三个管子同时导通，导通的 组合顺序为T1T2T3，T2T3T4，T3T4T5， T4T5T6，T5T6T1，T6T1T2，每种组合 工作60°。
UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply）， 即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机 逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计 算机网络系统或其它电力电子设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正 常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压 器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池 的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载 维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压 太低都提供保护。
缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要 接LC滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输 出电压中的高次谐波。 应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；

电力电子技术_王兆安第五版_第4章

电力电子技术_王兆安第五版_第4章
➢ 输出相电流波形和负载性质无关，为正负各120° 的矩形波，线电流为阶梯波。
➢ 输出线电压波形和负载性质有关，若有电感，因 电感的作用，每次换相时会产生电压冲击。
（2）串联二极管式晶闸管逆变电路
（串联二极管式晶 闸管逆变电路）
①主要用于中大功率交 流电动机调速系统。 ②电流型三相桥式逆 变电路，输出波形与 全控型器件时一样。
（1）电路结构
①用④阻载② 载来③ 联 确4并电抗个采电限C应谐联压，桥和用压制称振谐波谐臂L负（晶之式振形波、，载呈闸为逆回接在R每换容管容变构路近负桥相性开性电成对正载臂方）通小路并基弦上晶式。时失（联波波产闸，的谐但谐呈。生管要d负最振高的i各/求载d终电阻压t串负）负路抗降联载载，，很一电仍故对小个流略此谐，电略显电波因抗超容路呈此器前性称低负L于T，为，负并准
③各桥臂的晶闸管和 二极管串联使用。
④ 120°导电工作方式
⑤强迫换流方式，电 容C1~C6为换流电容。
重点分析：换流过程（因电容C，强迫换流）
➢电容器充电规律：对共阳极 晶闸管，它与导通晶闸管相 连一端极性为正，另一端为 负，不与导通晶闸管相连的 电容器电压为零
➢等效换流电容概念：分析从 VT1向VT3换流时，C13就是 C3与C5串联后再与C1并联的 等效电容.
※两个重要参数：
触发引前时间 :
t=t+ tb io超前于uo的 时间 :
t = t / 2 + tb
即为功率因数角。
4.3.2 三相电流型逆变电路（桥式）
（1）采用全控型器件GTO
基本工作方式是1200导电方式：每个臂一周期内 导电1200，每时刻上下桥臂组各有一个臂导通， 为横向换流。
三相电流型逆变输出特性（全控型器件）：

电力电子技术第4章 逆变电路总结

电力电子技术第4章 逆变电路总结
u a)
UN'
◆把上面各式相加并整理可求得
U d 2
O u
VN'
t t t
b) u c) u d) u u
O
WN'
1 1 u NN' (uUN' uVN' uWN' ) (uUN uVN uWN ) 3 3
(4-6)
O
UV
U O
NN' UN
d
t
U d 6
设负载为三相对称负载，则有 uUN+uVN+uWN=0，故可得
图4-8 带中心抽头变 压器的逆变电路
◆与全桥电路相比较 ☞比全桥电路少用一半开关器件。 ☞器件承受的电压为2Ud，比全桥 电路高一倍。 ☞必须有一个变压器。
15/47
4.2.2 三相电压型逆变电路
■三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路。 ■三相桥式逆变电路 ◆基本工作方式是180°导电方式。 ◆同一相（即同一半桥）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。
u
UN'
a)
u b) u c) u d)
O
VN'
U d 2
t t t
O
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O
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U O u u
NN' UN
d
t
U d 6
u UV u UN' u VN' u VW u VN' u WN' u WU u WN' u UN'
◆负载各相的相电压分别为

单相电压型逆变电路的设计

单相电压型逆变电路的设计

电力电子技术课程论文题目: 单相电压型逆变电路的设计系别：机电系班级：应用电子2班姓名：武晶韬学号：100102208指导教师：朗文飞设计时间：2012.10.26摘要逆变电路的应用非常广泛。

在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要把这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。

另外，交流电动机调速用的变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。

有人说，电力电子技术早期曾处在整流电路时代，后来则进入了逆变器时代，可见逆变电路在现实生产生活中的作用之大和应用之广泛。

而PWM 控制技术是逆变电路中应用最为广泛的技术，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。

为了对PWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变器控制所需的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块对仿真波形进行了FFT分析（谐波分析）。

通过仿真分析表明，运用PWM控制技术可以很好的实现逆变电路的运行要求。

关键字：逆变电路、PWM控制技术、换流。

目录1方案介绍及主电路设计 (3)1.1题目要求 (3)1.2方案概述 (3)1.3逆变电路及换流原理介绍 (3)1.4电压型逆变电路的特点及主要类型 (4)2SPWM控制法 (6)3主电路的设计和说明 (8)3.1PWM控制的基本原理 (8)3.2PWM逆变电路及其控制方法 (8)3.3主电路及其工作原理 (9)4方案介绍及主电路设计 (10)4.1单极性PWM控制发生电路模型 (10)4.2单极性PWM方式下的单相桥式逆变电路 (11)4.3仿真结果 (12)5小结体会 (13)6参考文献 (14)单相电压型逆变电路的设计1方案介绍及主电路设计1.1题目要求技术要求：设计一单相桥式逆变电路，采用SPWM调制方法，已知直流电源电压为400V，要求输出220V、50Hz的交流电，带电阻性负载，其中R的值为20Ω。

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二.Single-Phase Half Bridge VSI
1、脉冲发法：
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（注意死区）。
2、工作原理：
0-t1：二极管VD1续流， u0=Ud/2，电流
反向指数下降； t1-t2：开关器件V1导通，u0=Ud/2，电 流指数上升； t2-t3：二极管VD2续流， u0=-Ud/2，电 流指数下降； t3-t4：开关器件V2导通，u0=-Ud/2，电 流反向指数上升。
2 d
(4)谐振电路的特性阻尼
(5)谐振电路的品质因数 (6)谐振电路的频率特性
21
0 L
Q
1 0 C

L C
L C

R

0 L
R
1 1 0CR R
二.Application
1.交流电机的变频调速：AC-DC-AC 间接变频电路； 2.感应加热电源;
3.不停电电源UPS (Uninterruptible Power Supply)。
2
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三.Classification
从输入直流电源类型 从输出端相数 从输出电能方向
当 r t 时： u L ( ) (U U c (0))e 电容电压:
1 t uc U c (0) id dt C 0 U U c (0) 0e t cos(r t ) U
r
当 r t 时：
uc ( ) (U U c (0))e
uL L
19
did U U c (0) ( e t sin r t r e t cos r t ) dt r e
t
U U c (0)
r
0 cos(r t )
其中:
tan 1
r
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开关器件V1和V4， V2和V3的栅极信号 相同，在一个周期内各有半周正偏，半周 反偏，且V1（ V4 ）和V2 （ V3 ）互补（注 意死区）。
2、工作原理： 0-t1：二极管VD1和VD4续流， u0=Ud，电流
反向指数下降； t1-t2：开关器件V1和V4导通，u0=Ud，电流 指数上升； t2-t3：二极管VD2和VD3续流， u0=-Ud，电 流指数下降； t3-t4：开关器件V2和V3导通，u0=-Ud，电流 反向指数上升。
n 1
n
其中基波的幅值Uo1m和基波有效值Uo1为：
U o1m 4U d

1.27U d
U o1
2 2U d

0.9U d
11
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4、负载电流： io展开成傅里叶级数得：
io

nZ n
1
4 Ud
n
sin( nt n ) n 为奇数；
采用全控器件的自关断能力实现的换流。
2.电网换流(Line Commutation) 依靠电网电压自动过零的特性换流。
3.负载换流(Load Commutation)
利用负载谐振特性换流。 4.强迫换流(电容换流)(Forced Commutation) 附加辅助换流电路,常用于以晶闸管为主控功率器 件的电路。
2 p 2 2p 0 0
有关根的讨论：
(1)临界阻尼 0 特征根为两个相等实根：
p1 p2
t id ( A 1 A 2t )e
二次微分方程的通解为：
初值： t 0,
dt
id 0; L did U U c (0);
U U c (0) L
电压型逆变电路
电流型逆变电路 单相逆变电路 三相逆变电路 无源逆变电路 有源逆变电路
从换流方式
器件换流电路 负载换流电路
电压换流 强迫换流 (电容换流) 电流换流 自换流逆变电路:器件换流、强迫换流
外部换流逆变电路:负载换流、电源换流
3
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四.Commutation Method 1.器件换流(Device Commutation)
18
id
U U c (0) p1t (e e p2t ) L( p1 p2 )
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(3) 欠阻尼 0 0
特征根为两个虚根，令： r 02 2 t 通解为： id e ( A1 cos r t A2 sin r t )
带入初值求得：
A1 0, A2
故： id U U c (0) e t sin r t
r L
U U c (0) r L
显然(1),(2)两种情况无法在有限时间内实现频繁的电流换相,
而情况(3)经过半个周期，电流会自然过零，可实现负载换相。
下面详细分析情况(3)： 电感电压：
20
uT
0
uL
1 R , 2L LC
u L ( )
rt
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2.负载的自然频率特性 负载总阻抗
Z R j (L 1 ) C
(1)谐振角频率:
0
1 LC
(2)谐振时电路的等效阻抗:
I d2
ZR
(3)谐振时电感所需的全部无功功率等于电容器所提 供的无功功率 ( I 0 L 0C )
第四章 逆变电路（DC-AC）
Chapter 4 Inverter
主讲：伍文俊
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第四章 逆变电路 (Inverter)
§4.1 概述 (Introduction)
一.Definition 1.逆变：将直流电能转换为某一频率交流电能的过程； 2.逆变电路：完成上述功能的电路。
4、特点：
优点：简单，使用器件少；
缺点：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，存在两个电容器电压的均衡。 因此，常用于几kW以下的小功率逆变电源。
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三.Single-Phase Full Bridge VSI—RL Load
（一）矩形波逆变器 1、脉冲发法：
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一.Voltage Source Inverter Properties
直流侧为电压源或并联大 电容，直流侧电压基本无 脉动。 逆变桥各臂功率开关管反 并联二极管用以续流。 输出电压为矩形波或阶梯 波，输出电流因负载阻抗 不同系
2、工作原理： 0-t1：VD1和VD4导通， u0=Ud； t1-t2：V1和V4导通，u0=Ud； t2-t3： V1和VD3导通， u0=0； t3-t4：VD2和VD3导通， u0=-Ud； t4-t5：V2和V3导通，u0=-Ud； t5-t6： V2和VD4导通， u0=0。
输出电压是正负各为的脉冲。 改变就可调节输出电压。
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导通规律：逆变电路每臂导通半个周期，主控 功率器件导通前，同臂续流二极管先续流。 逆变频率同功率开关管的控制频率。
3、输出电压：
输出电压uo为矩形波，其幅值为Ud/2。 uo展开成傅里叶级数得：
uo 2U d 1 1 sin t sin 3t sin 5t 3 5
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导通规律：逆变电路每臂导通半个周期，每次两 个臂同时导通；主控功率器件导通前，同臂续流二极 管先续流。 逆变频率同功率开关管的控制频率。 3、输出电压：
输出电压uo为矩形波，其幅值为Um=Ud。
uo展开成傅里叶级数得：
uo
4U d 1 1 sin t sin 3 t sin 5 t 3 5 4 Ud sin( nt ) n 为奇数；
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五.Inverter Properties 1.不能采用电源换相,只能用负载换相、器件换相和 强迫换相。 2.换相一旦失败,将引起直流电源短路。
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§4.2 单相电压型逆变电路 (Single Phase Voltage Source Inverter)
A1 0, A2 解得：
(2)过阻尼 0 0 2 2 2 2 特征根为两个不等实根：p1 0 , p2 0
pt p t 通解为： id A1e A2e
1 2
U U c (0) t 故：id te L
带入初值求得：
其中：
Zn R 2 (nL )2 , n tan nL . R
单相全桥逆变电路可看成两个半 桥电路组合而成，两对桥臂交替导通 180°。输出电压和电流波形与半桥电 路形状相同，但幅值高出一倍。
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例：单相全桥矩形波逆变器，纯阻负载，逆变电路输入直
一.Voltage Source Inverter Properties 二.Single-Phase Half Bridge VSI 三.Single-Phase Full Bridge VSI—RL Load
（一）矩形波逆变器 （二）移相调压逆变器
四.Single-Phase Full Bridge VSI—RLC Load