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DC-AC逆变电路

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DC-AC逆变器,DC-AC逆变器的基本原理

DC-AC逆变器,DC-AC逆变器的基本原理

DC/AC逆变器,DC/AC逆变器的基本原理背景知识：DC/AC逆变技术能够实现直流电能到交流电能的转换，可以从蓄电池、太阳能电池等直流电能变换得到质量较高的、能满足负载对电压和频率要求的交流电能。

DC/AC逆变技术在交流电机的传动、不间断电源(UPS)、变频电源、有源滤波器、电网无功补偿器等许多场合得到了广泛的应用。

DC/AC逆变技术的基本原理是通过半导体功率开关器件(例如SCR,GTO，GTR,IGBT 和功率MOSFET模块等)的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能，因此是一种电能变换装置。

由子是通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换的，因此转换效率比较高。

但转换输出的波形却很差，是含有相当多谐波成分的方波。

而多数应用场合要求逆变器输出的是理想的正弦波，因此如何利用半导体功率开关器件的开通和关断的转换，使逆变器输出正弦波和准正弦波就成了DC/AC逆变器技术发展中的一个主要问题。

基本原理：常用逆变器主电路的基本形式有两种分类方法：按照相数分类，可以分为单相和三相；按照直流侧波形和交流侧波形分类，可以分为电压型逆变器和电流型逆变器。

具体如下：DC/AC逆变器按拓扑结构划分，分为Buck型DC/AC逆变器，Boost型DC/AC逆变器，Buck-Boost型DC/AC逆变器。

1，Buck型DC/AC逆变器Buck型DC/AC逆变器电路基本拓扑如图所示。

采用了两组对称的Buck电路，负载跨接在两个Buck变换器的输出端，并以正弦的方式调节Buck变换器的输出电压，进行DC/AC的变换。

它包括直流供电电源Vm，输出滤波电感L1和L2，功率开关管S1-S4 。

滤波电容C1和C2，续流二极管D1-D4，以及负载电阻R。

通过滑模控制，使输出电容电压V1和V2随参考电压的变化而变化，从而使两个Buck变换器各产生一个有相同直流偏置的正弦波输出电压，并且V1和V2在相位上互差180度。

由于负载跨接在K和代的两端，则DC/AC变换器的输出电压玲为如下式所示的正弦波，图2所示即为逆变器的基本工作原理。

DCAC逆变电路及讲义原理总结

DCAC逆变电路及讲义原理总结

t
ON V1 V2 V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2 b)
图5－6 单相半桥电压型逆变
电路及其工作波形
5-9
单相电压型逆变电路
优点：电路简单，使用器件少。
• 缺点：输出电压幅值为Ud/2，负载上的功率 为全桥的1/4，开关管承受的电压为Ud，且
直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均 衡。
直流侧是电压源
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTI
5-8
单相电压型逆变电路
1）单相半桥逆变电路
工作原理
V1和V2栅极信号在一周期内 各半周正偏、半周反偏，两
(4)控制方式有PWM，双极性和移相控制方式。
参数计算与器件选择
根据不同的负载类型计算负载等效阻抗： 电阻型：Z=R 电阻电感型：Z=R+jωL
Z=(R2+(ωL)2 ) ½ 对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC
对于电阻：i＝P/Ud＝Ud/R 对于电阻电感：i＝P/Udcosφ＝Ud/Z 开关管上的电压：U=(2~3)Ud
5-10
参数计算与器件选择
根据不同的负载类型计算负载等效阻抗： 电阻型：Z=R 电阻电感型：Z=R+jωL
Z=(R2+(ωL)2 ) ½ 对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC 对于电阻：i＝2P/Ud＝Ud/2R 对于电阻电感：i＝2P/Udcosφ＝Ud/2Z 开关管上的电压：U=(2~3)Ud

第4章 DC-AC变换电路

第4章 DC-AC变换电路

按输出电压相数分类
Power Electronics
4.2电压型DC-AC变换电路
4.2.1电压型单相逆变电路 4.2.2电压型三相全桥式逆变电路
Power Electronics
4.2.1电压型单相逆变电路
1.电压型单相半桥式逆变电路
电路特点：直流侧接有很大的滤波电容，从逆变器向直流侧看 过去，有两个桥臂，每个桥臂由一个开关器件和一个反并联二 极管组成。在直流侧接有两个串联的大电容，用于直流环节的 滤波，稳定直流电压相当于一个内阻很小的电压源，两个电容 的连接点为直流电源中点，负载接在直流电源中点和两个桥臂 中点之间。
T0

4.2.2电压型三相全桥式逆变电路
开关管驱动状态及各相端点输出电压
各个开关管的导通状态与顺序分别为
(T1 、T2 、T3)→ (T2 、T3 、T4) →(T3 、T4 、T5) →(T4 、T5 、T6) →(T5 、 T6、T1) →(T6、T1、T2)
Power Electronics
4.2.2电压型三相全桥式逆变电路
逆变器输出线电压为各端点电压之差，且考虑负载为三相对称 负载，O点为负载的中点
负载中点电压与端点电压之间关系：
vON v AN vBN vCN 3
Power Electronics
4.2.2电压型三相全桥式逆变电路
当
0t T0 6
时，T1、T2、T3导通
vON v AN vBN vCN VD 3 6
v AN
VD V V 、vBN D 、vCN - D 2 2 2
负载线电压：
v AB v AN vBN 0 vBC vBN vCN VD v v v V CN AN D CA

第6讲 DC-AC

第6讲 DC-AC

第五讲 逆变电路
22
三相桥整流电路的有源逆变状态

三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角 时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形
u2 ua ub uc ua ub uc ua ub uc ua ub
O
wt =
3
=
4 u cb u ab u ac u bc u ba u ca
=
6 u cb u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc
u
d
a
u 10
u 20
u 10
U d> E M
ud
u
10
u 20
u 10
O
wt
O
wt
U d< E M
id
i =i
d
VT
+i
1
VT
2
i VT O
1
i VT
2
i VT
I
id
d
a
iVT
2
i =i
d
VT
+i
1 1
VT
2
1
i VT
i VT
I
d
wt
2
O
b)
wt
a)
单相全波电路的整流和逆变 a)整流 b）逆变
第五讲 逆变电路
整流电压 整流电流 变压器容量 短路电压比Uk% 220V 800A 240kV。A 5%
g
15~20
参照整流时g 的计算方法
cosa cos(a g ) Id X B 2U 2 sin
Id X B 2U 2 sin

m

电力电子DC-AC逆变

电力电子DC-AC逆变

4.0.0 引言
逆变的概念
电力电子技术——DC-AC逆变
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。
负载
a A * * O
1
* b B
P
Vd 2
0 Vd 2
VD
D1 T3 ia
a
T1
D
D2
T2
T1
D3 T5
ib
D5 ic
c
推挽式单相逆变电路
b
T4 D4
T6
D6
T2
D2
Q 电压型三相桥式逆变电路
电力电子技术——DC-AC逆变
4.1.2 逆变器输出波形性能指标
(1)谐 波 系 数 n Vn / V1 HF
T 2
t

电力电子技术——DC-AC逆变
4.1.3 其他指标
逆变器的性能指标除输出波形性能指标外，还应包 括：
逆变效率
单位重量（或单位体积）输出功率
可靠性指标
逆变器输入直流电流中交流分量的数值和脉动频率 电磁干扰EMI及电磁兼容性EMC
电力电子技术——DC-AC逆变
4.2 电压型单相方波逆电路工作原理
由换流电路内电容 直接提供换流电压 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 直接耦合式 强迫换流 电感耦合式 强迫换流
电力电子技术——DC-AC逆变
直接耦合式强迫换流
当晶闸管VT处于通态 时，预先给电容充电。当 S合上，就可使VT被施加 反压而关断。 也叫电压换流。 电感耦合式强迫换流

DC-AC变换器.

DC-AC变换器.
图3-8 带中心抽头变压器的逆变电路
Ud 和负载参数相同，变压器匝比为 1 ： 1 ： 1 时， uo 和 io 波 形及幅值与全桥逆变电路完全相同。 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 。
3-18
3.2.2 三相电压型逆变电路
b)
图3-1 逆变电路及其波形举例
3-4
3.1.1 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
3-5
3.1.1 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。
3-14
3.2 电压型逆变电路
3.2.1 单相电压型逆变电路 3.2.2 三相电压型逆变电路
3-15
3.2.1 单相电压型逆变电路
1) 全桥逆变电路
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°。 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Ud来 实现。
波形分析
负载各相到电源中点N' 的电压：U相，1通， uUN'=Ud/2，4通，uUN'=Ud/2。 负载线电压
a) u b) u
UN'
O
VN'
U d 2
t t
t
O
u
c) u d) u u f)
WN'
O
UV
U O
NN' UN
负载相电压 u UN u UN' u NN' u VN u VN' u NN' u WN u WN' u NN '

全桥DCAC逆变电路 ppt课件

全桥DCAC逆变电路 ppt课件
VT 4 ZVN3310F
V1
V2
0V 15V 50Hz VC VS1
0V 15V 50Hz VC VS2
U
U
1V/V VC VS4
1V/V VC VS3
U
U
1V/V
V4 0V 15V 50Hz
1V/V
V3 0V 15V 50Hz
XS C1
G T AB
VT 2 ZVN3310F
L1
1.0H
R1
C1
1.0kohm 10uF
电压控制电压源VCVS1～VCVS4（uG1和uG3， uG4和uG2）控制，电压控制电压源VCVS1～
VCVS4受脉冲电压源V1～V4控制。
2020/4/10
• 用鼠标双击V1～V4，可以打开V1～V4的对话 框，如图11.7.3所示，在对话框中可以修改 脉冲宽度、上升时间、下降时间和脉冲电压 等参数。VCVS1和VCVS3与VCVS2和VCVS4的相 位互差180°。
图11.7.2 MOSFET DC－AC全桥逆变电路
2020/4/10
（a）V2和V4对话框
2020/4/10
（b） V1和V3对话框图
11.7.3 V1～V4的对话框
图11.7.4 DC－AC全桥逆变电路的输出电压波形
2020/4/10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PU LSE
PU LSE
VT 1 ZVN3310F
UD 100V
• 例如当设置V1和V3 的Delay Time参数（即 触发角α）为3ms时，应设置V2和V4 的Delay Time参数（即触发角α）为13ms（10ms对应π ），使两者之间相差180度（π）。启动仿真， 点击示波器，可以看见DC－AC全桥逆变电路的 输出电压波形如图11.7.4所示。

DC----AC

DC----AC

DC到AC有四种转换方式，分为四种结构：推挽式拓扑结构、半桥式拓扑结构、全桥式拓扑结构、高频升压逆变电路结构。

原理：利用晶闸管电路把直流电转变成交流电,这种对应于整流的逆向过程,定义为逆变。

方案一：推挽式拓扑结构推挽式逆变电路的拓朴结构如图1.1所示图1.1 推挽式逆变电路优点：推挽电路，将升压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。

缺点：是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。

方案二：半桥式拓扑结构半桥式逆变电路的拓朴结构如图1.2 所示：图1.2半桥式逆变电路优点：半桥型逆变电路结构简单，由于两只串联电容的作用，不会产生磁偏或直流分量，非常适合后级带动变压器负载，当该电路工作在工频（50 或者60H Z）时，电容必须选取较大的容量，使电路的成本上升，因此该电路主要用于高频逆变场合。

缺点：交流电压幅值只有Ud/2,并且直流侧需两电容串联，工作时要控制两电压均衡，因此半桥电路常用于几千瓦以下的小功率逆变电源。

方案三：全桥式拓扑结构全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。

由于该电路具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。

该缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。

另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。

方案四：高频升压逆变电路结构推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器，由于升压变压器体积大，效率低，价格也较贵，随着电力电子技术和微电子技术的发展，采用高频升压变换技术实现逆变，可实现高功率密度逆变，这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构，但工作频率均在２０ＫＨｚ以上，升压变压器采用高频磁芯材料，因而体积小、重量轻，高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电，又经高频整流滤波电路得到高压直流电（一般均在３００Ｖ以上）再通过工频逆变电路实现逆变。

DC-AC逆变电路

DC-AC逆变电路
补充 DC-AC逆变电路
引言 • • • • • 换流方式 电压型逆变电路 电流型逆变电路 缓冲电路 无损缓冲电路
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。
Ud 和负载参数相同，变压器匝比为1：1：1时，uo 和io 波 形及幅值与全桥逆变电路完全相同。 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 。
电流型逆变电路
直流电源为电流源的逆 变电路称为电流型逆变 电路。 电流型逆变电路主要特点
5-16
单相电压型逆变电路
阻感负载时，还可采用移 相得方式来调节输出电压 －移相调压。
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0°－。输 出电压是正负各为的脉 冲。 改变就可调节输出电压。
图5-7 单相全桥逆变 电路的移相调压方式
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O a)
t
t

t t
io t 1 t2 t3 uo t
b)
单相电压型逆变电路
3） 带中心抽头变压器的逆变电路
交替驱动两个IGBT，经变压 器耦合给负载加上矩形波交 流电压。 两个二极管的作用也是提供 无功能量的反馈通道。
图5-8 带中心抽头变压器的逆变电路
O
t
图5－13并联谐振式逆变 电路工作波形
单相电流型逆变电路

dc转ac逆变器原理

dc转ac逆变器原理

dc转ac逆变器原理
直流（DC）到交流（AC）逆变器是一种电子装置，它将直流电源转换为交流电源。

它的原理基于使用电子开关将直流电压转换为交流信号。

主要原理如下：
1. 步骤1：整流：在直流输入端使用整流电路将交流电源转换为直流电压。

2. 步骤2：滤波：使用滤波电路将整流后的直流信号的波动降低，使其转换为平滑的直流电压。

3. 步骤3：逆变：使用逆变电路将平滑的直流电压转换为交流信号。

逆变电路通常使用可控开关（如晶体管或场效应管）来切换电流流向和极性，根据所需的输出电压和频率来生成所需的交流信号。

4. 步骤4：输出滤波：通过输出滤波电路去除逆变器产生的交流信号中的杂波和谐波，使其成为纯净的交流电源。

总体原理是通过整流-滤波-逆变-输出滤波的步骤将直流电源转换为交流电源。

这使得直流电源可以被用来驱动交流设备，如电动机、电器等。

DC-AC变换技术

DC-AC变换技术
DC110电 压装置 → 蓄电池
→ 照明等 其他直 流负载
→ 热水器
发电车 ac380v
→ 空调 → 整流装置 → 蓄电池
→ 照明等 其他直 流负载
DC110v电源装置
具体电路
三相方波逆变器
❖ 三相逆变器电路可以由三个单相逆变器组成，通 常三相逆变电路采用三相桥式电路，三相桥式电 路如图所示。每个桥臂（Red leg，Yellow leg， Blue leg）相互延迟1200。
单独供电
❖ 单独供电方式，一直以车轴式作为主导 。随着空调客车的大量运用，客车用电量 不断增加，客车供电方式正处于新旧交替 时期，以柴油发电机组作为电源的车辆愈 来愈多。
车轴式供电
轴驱式发电机的供电系统有许多缺点。
首先,客车发电机的机械传动是一个复杂的结构部件,经常 损坏,特别是在高速运行时。
此外,轴驱式发电机显著增加车辆的运行阻力。例如,在运 行速度90公里/小时时,车辆的运行阻力由于有轴驱式发电 机而增加28%。客车独立供电系统由于能量多次转换(在电 力机车上电能变成机械能,之后在客车上机械能变成电能), 因而效率低。它由机车的平均运用效率、减速器、发电机 及蓄电池的效率所决定。此时在额定功率下供电系统的效 率大约是50%
分类2：电压型逆变器与电流型逆变器
负载电压
负载电流
❖ 输入电压为恒压源称为电压源逆变器
❖ 输入为恒流源称为电流源逆变器，在实际应用中使 用较少。
分类3： ❖ 两图有何区别?
分类4：半桥与桥式 分类5：自然换流与强迫换流 分类6：正弦逆变与非正弦逆变
……
负载的分类
逆变器输出在负载为阻性时… 逆变器输出在负载为感性或容性负载时…
Q 4
Q 1 t

第五章 DC-AC变换电路(2).概要

第五章 DC-AC变换电路(2).概要

一、三相半波逆变电路
二、三相桥式逆变电路
5.2
有源逆变应用电路
1、输出电压平均值的近似计算和整流时一样。
U d U d 0 cos U d 0 cos( ) U d 0 cos
2、电流计算 U d EM Id R 三相半波电路
三相全控桥式电路
I dVT
I 2 I VT
例：判断下列电路能否逆变？ 1、单相全控桥式电路，U2=100V，E=-70V, α=120 2、单相全控桥式电路，U2=100V，E=-30V, α=120 3、单相半控桥式电路，U2=100V，E=-70V, α=120 4、如图所示电路， U2=100V，E=-70V, α=120
• 有源逆变电路 • 无源逆变电路
有源逆变电路
• 逆变的概念 • 三相有源逆变电路 • 逆变失败及最小逆变角的限制
5.1
有源逆变的基本原理
图 5-1a 电动运转， E态 ，电流 G转 流向 ， M 吸收 图 5-1b M 回 馈制动状 ， 作 发I电 运 ，M 此 时 ， G>E MM d从 图 5-1c 两电动势顺向串联，向电阻 R 供电， G 和 M 均输 电功率。 E M流向G。故M输出电功率，G则 M>EG，电流反向，从 出功率，由于 R 一般都很小，实际上形成短路，在工作中 RΣ 为主回路总电阻。由于 Id 和 EG 同方向，与 EM 反方向， 吸收电功率， M 轴上输入的机械能转变为电能反送给 G。 必须严防这类事故发生。 因此G 输出电功率 PG=EG· Id，电能由 G 流向 M ，M 吸收功率 PM= EM· Id，再转变为机械能，RΣ上是热耗。I d EG EM
R
5.1

dc ac逆变器电路图2

dc ac逆变器电路图2

dc ac逆变器电路图这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。

其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。

下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。

电路图 工作原理这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。

方波信号发生器（见图3）这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。

电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。

电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。

其振荡频率为f=1/2.2RC。

图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。

由于元件的误差，实际值会略有差异。

其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。

场效应管驱动电路这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。

电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。

电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。

其振荡频率为f=1/2.2RC。

图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。

由于元件的误差，实际值会略有差异。

其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。

场效应管驱动电路由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。

如图4所示。

MOS场效应管电源开关电路。

这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。

DC-AC逆变器_DC-AC逆变器的基本原理

DC-AC逆变器_DC-AC逆变器的基本原理

DC/AC逆变器,DC/AC逆变器的基本原理背景知识：DC/AC逆变技术能够实现直流电能到交流电能的转换，可以从蓄电池、太阳能电池等直流电能变换得到质量较高的、能满足负载对电压和频率要求的交流电能。

DC/AC逆变技术在交流电机的传动、不间断电源(UPS)、变频电源、有源滤波器、电网无功补偿器等许多场合得到了广泛的应用。

DC/AC逆变技术的基本原理是通过半导体功率开关器件(例如SCR,GTO，GTR,IGBT 和功率MOSFET模块等)的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能，因此是一种电能变换装置。

由子是通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换的，因此转换效率比较高。

但转换输出的波形却很差，是含有相当多谐波成分的方波。

而多数应用场合要求逆变器输出的是理想的正弦波，因此如何利用半导体功率开关器件的开通和关断的转换，使逆变器输出正弦波和准正弦波就成了DC/AC逆变器技术发展中的一个主要问题。

基本原理：常用逆变器主电路的基本形式有两种分类方法：按照相数分类，可以分为单相和三相；按照直流侧波形和交流侧波形分类，可以分为电压型逆变器和电流型逆变器。

具体如下：DC/AC逆变器按拓扑结构划分，分为Buck型DC/AC逆变器，Boost型DC/AC逆变器，Buck-Boost型DC/AC逆变器。

1，Buck型DC/AC逆变器Buck型DC/AC逆变器电路基本拓扑如图所示。

采用了两组对称的Buck电路，负载跨接在两个Buck变换器的输出端，并以正弦的方式调节Buck变换器的输出电压，进行DC/AC的变换。

它包括直流供电电源Vm，输出滤波电感L1和L2，功率开关管S1-S4 。

滤波电容C1和C2，续流二极管D1-D4，以及负载电阻R。

通过滑模控制，使输出电容电压V1和V2随参考电压的变化而变化，从而使两个Buck变换器各产生一个有相同直流偏置的正弦波输出电压，并且V1和V2在相位上互差180度。

由于负载跨接在K和代的两端，则DC/AC变换器的输出电压玲为如下式所示的正弦波，图2所示即为逆变器的基本工作原理。

DC-AC逆变电路

DC-AC逆变电路

DC/AC逆变器的制作这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。

其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。

下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。

●电路图●工作原理这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。

方波信号发生器（见图3）图3这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。

电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。

电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。

其振荡频率为f=1/2.2RC。

图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。

由于元件的误差，实际值会略有差异。

其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。

∙场效应管驱动电路。

图4由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。

如图4所示。

∙MOS场效应管电源开关电路。

下面简述一下用C-MOS场效应管（增强型MOS 场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。

电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。

当输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。

当输入端为高电平时，N 沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。

在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道MOS 场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。

通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。

同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1到2V时，MOS场效应管既被关断。

不同场效应管其关断电压略有不同。

第五章 DC-AC变换电路(1)

第五章 DC-AC变换电路(1)

注意：半控桥或有续流二极管的电路不能实现有源 逆变。
5.2
有源逆变应用电路
Ud=Ud0cos α 0＜α＜π/2 Ud＞0 整流 π/2 ＜α＜ π Ud＜0 逆变 逆变角β：以α=π为计量起始点，向左度量。 即： π-α= β ，π/2 ＜α＜π即 0＜ β＜π/2 ∴ Ud=Ud0cos α = -Ud0cos β 一、三相半波逆变电路 二、三相桥式逆变电路
2。单相电压型逆变电路的工作原理
3。三相电压型逆变电路的工作特点
4。三相电压型逆变电路输出电压计算
作业：由IGBT构成的三相电压型逆变电路，已 知，现在是VT3、VT4、VT5导通，问下一步 应触发哪一个管子，关断哪一个管子，换流结束 后，在图中标出负载电流方向，及此时三相相电 压值。
电流型逆变器(CSTI)
要求：1、了解电流型逆变器的特点 2、单相电流型逆变电路——并联谐振 式逆变器 3、三相电流型逆变电路——串联二极 管式电流型逆变器
电流型逆变器(CSTI)
一、电流型逆变器的主要特点
1、直流侧串联有大电感，相当于电流源。直 流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 2、交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻 抗角无关。 3、直流侧电感起缓冲无功能量的作用。但其 不必像电压型逆变电路给开关器件反并联二 极管。
2 二、三相 电压型逆 变电路
3 三、单相 电流型逆 变电路
4
四、三相 电流型逆 变电路
逆变电路按其直流电源性质不同分为两种 电压型逆变电路或电压源型逆变电路 电流型逆变电路或电流源型逆变电路
电压型逆变电路（VSTI）
一、主要特点 1）直流侧为电压源，或并联大电容，相当于电压 源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻 抗 2）交流侧输出电压波形为矩形波，并与负载阻抗 角无关。 3）直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交 流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥 各桥臂都并联反馈二极管。

dc-ac逆变基本电路拓扑结构

dc-ac逆变基本电路拓扑结构

dc-ac逆变基本电路拓扑结构题目：DC-AC逆变器的基本电路拓扑结构及其工作原理分析引言：DC-AC逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的重要电力电子器件。

它在电压和频率可调的情况下，为许多应用提供了必要的电源。

本文将详细介绍DC-AC逆变器的基本电路拓扑结构和其工作原理，以帮助读者更好地理解其原理和应用。

一、逆变器简介逆变器是一种将直流电压或直流电流转换为交流电压或交流电流的装置。

在各种应用中，逆变器广泛用于太阳能发电系统、无线电与电视广播传输系统以及用于医疗设备、家庭电器和工业自动化等领域。

逆变器的输入与输出可以是单相的或三相的，其中最常见的一种是单相交流逆变器。

二、逆变器的分类根据波形的性质和控制方式，逆变器可以分为多种不同类型。

其中，基础的逆变器类型有：方波逆变器、梯形波逆变器、正弦波逆变器、多级逆变器等。

本文将重点讨论中括号内主题所示的全桥逆变器拓扑结构。

三、全桥逆变器的基本电路拓扑结构全桥逆变器是一种常见的逆变器拓扑结构，其基本电路如下所示：(图一)[图一] 全桥逆变器基本电路拓扑结构全桥逆变器由四个功率开关元件（IGBT、MOSFET等）和一对中心点连接的电容器组成。

其中，功率开关元件被分为上下两对，分别由控制电路控制。

输入直流电压Vin通过滤波电容器C1提供，输出交流电压Vout 则通过滤波电容器C2输出。

全桥逆变器的控制方式可以是PWM脉宽调制技术，其详细控制原理将在后续章节中进行解析。

四、全桥逆变器的工作原理全桥逆变器基于PWM控制技术，其工作原理如下所示：1. 正半周工作原理：(图二)[图二] 全桥逆变器正半周工作原理- 步骤1：输入直流电压Vin经过滤波电容器C1供给电路。

- 步骤2：Q1和Q4导通，Q2和Q3关闭，此时输入电源Vin通过C1的正极流入Q1，再经过Q4的负极流出，形成外接负载。

- 步骤3：当Q1和Q4导通后，外接负载有电压Vout。

- 步骤4：当Q1和Q4导通时间达到PWM脉宽比要求后，控制电路将Q1和Q4关闭。

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单相电流型逆变电路
1) 电路原理
由四个桥臂构成，每 个桥臂的IGBT管组成 工作方式为负载换相 负载换相。 负载换相 电容C和L 、R构成并 联谐振电路。 输出电流波形接近矩 形波，含基波和各奇 次谐波，且谐波幅值 远小于基波。
图5－12 单相桥式电流型 （并联谐振式）逆变电路
单相电流型逆变电路
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 电阻负载 和uo的波形相同，相位也 相同。 阻感负载时，io相位滞后 阻感负载 于uo，波形也不同。
a) uo io t1 t2 b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
t
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， 换流 也称为换相。 换相。 换相
RC缓冲电路：
其特点是适用于斩波电路，但在使用大容量IGBT时， 必须使缓冲电阻的阻值增大，否则，开通时集电极电流 过大，使IGBT的功能受到一定限制。
5-29
缓冲电路的类型
RCD缓冲电路：
与RC缓冲电路相比，其特点是增加了缓冲二极管，从 而使缓冲电阻增大，避开了开通时IGBT功能受阻的问 题。该缓冲电路中缓冲电阻产生的损耗为：
开通：适当的控制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。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。
电压型逆变电路
1）逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源 电压源
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
图5-8 带中心抽头变压器的逆变电路
Ud 和负载参数相同，变压器匝比为1：1：1时，uo 和io 波 形及幅值与全桥逆变电路完全相同。 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 。
电流型逆变电路
直流电源为电流源的逆 变电路称为电流型逆变 电流型逆变 电路。 电路 电流型逆变电路主要特点 特
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。
换流方式
逆变电路的基本工作原理 换流方式分类
逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路 单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理 单相桥式逆变电路
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。
(1) 直流侧串大电感，电流基 本无脉动，相当于电流源。 因负载不同而不同。 图5-11 电流型三相桥式逆变电路 (2) 交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位
电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。 换流方式有负载换流、强迫换流。
单相电流型逆变电路
1) 电路原理 由四个桥臂 构成，每个 桥臂由 IGBT组成。 工作方式为负载换相 负载换相。 负载换相 电容C和L 、R构成并联谐振电路。 输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波， 且谐波幅值远小于基波。 负载电压波形基本上是正弦波。
t t t t io t 1 t2 b) t3 uo t
θ
单相电压型逆变电路
2）单相电压型全桥逆变电路的特点
(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉 无脉 动。 (2)输出电压幅值为Ud的矩形波，负载上的功率为半桥逆 变器的4倍，输出电流因负载阻抗不同而不同。 (3)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。 (4)控制方式有PWM，双极性和移相控制方式。
1,4
i VT
2,3
t
Id tγ t4 tφ t5 tδ uo O tβ t6 t7 t t
t
u VT
2,3
O u VT
t
1,4
O u AB O
t
t
图5－13并联谐振式逆变 电路工作波形
总结
电压型逆变电路——输入端并接大电容，提供恒压 电压型 源，输出电压是矩形波，幅值为电容电压，输出电 流大小由负载决定，波形由负载性质决定。电阻型 负载的电压和电流波形均为矩形波；纯电感电流波 形为三角波；当采用RLC谐振负载，且开关频率与 谐振频率一致，负载上的波形电压和电流都是正弦 波。 电流型逆变电路——输入端串联大电感，提供恒流 电流型 源，输出电流是矩形波，含有较多谐波，幅值为电 感电流，输出电压的大小由负载决定，电压波形由 负载性质决定。电阻型负载的电压和电流均为矩形 波；纯电感电流波形为三角波。
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O a) t t t t io t 1 t2 b) t3 uo t
θ
单相电压型逆变电路
3） 带中心抽头变压器的逆变电路
交替驱动两个IGBT，经变压 器耦合给负载加上矩形波交 流电压。 两个二极管的作用也是提供 无功能量的反馈通道。
2) 工作分析
一个周期内有两个 导通阶段和两个换 流阶段。 流阶段。
稳定导通阶段， t1~t2：V1和V4稳定导通阶段 iｏ=Id，t2 时刻前在C上建立了左正右负的电压。
u G1,4 O u G2,3 O iT O io O t1 Id t 2 t3 t i VT
1,4
i VT
2,3
t
Id tγ t4 tφ t5 tδ uo O tβ t6 t7 t t
t
段。
t2~t3：t2时V2和V3开通，进入换流阶 换流阶
u VT
2,3
O
t
LT 使V1 、V4 不能立刻关断，电流有一个 u 减小过程。V2 、V3 电流有一个增大过程。 4个IGBT全部导通，负载电容电压经两个 u 并联的放电回路同时放电。 LT1 、VT1 、VT3 、LT3 到C；另一个经LT2 、 VT2、VT4、LT4到C。
参数计算与器件选择
根据不同的负载类型计算负载等效阻抗： 电阻型：Z=R 电阻电感型：Z=R+jωL Z=(R2+(ωL)2 ) 对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC 对于电阻：i＝2P/Ud＝Ud/2R 对于电阻电感：i＝2P/Udcosφ＝Ud/2Z 开关管上的电压：U=(2~3)Ud 电流：I=(1.5~2)(2)1/2i
u o Um O -Um io
a)
t
图5－6 单相半桥电压型逆变 电路及其工作波形
t 3 t4 O t t t5 t6 1 2 V1 V2 V1 V2 ON VD1 VD2 VD1 VD2 b)
t
单相电压型逆变电路
优点：电路简单，使用器件少。 优点 缺点：输出电压幅值为Ud/2，负载上的功率 缺点 为全桥的1/4，开关管承受的电压为 Ud ， 且 直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均 衡。
uo S1 Ud S2 a)
图5-1 逆变电路及其波形举例
io 负载 S3 uo S 4
io t1 t2 b) t
逆变电路的基本工作原理
S1、S4闭合 闭合，S2、S3断开 断开时，负载电压uo为正。 正 S1、S4断开 断开，S2、S3闭合 闭合时，负载电压uo为负。 负
直流电 交流电
逆变电路的基本工作原理
补充 DC-AC逆变电路 DC-AC逆变电路
引言 换流方式 电压型逆变电路 电流型逆变电路 缓冲电路 无损缓冲电路
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 有源逆变。 有源逆变 交流侧接负载，为无源逆变 无源逆变。 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。
5-12
单相电压型逆变电路
2) 全桥逆变电路
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°。 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Ud来 实现。
图5-7 单相全桥逆变 电路的移相调压方式
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O
参数计算与器件选择 例：逆变器输入电压为550V，输出功率为 20KW，逆变器开关频率为20KHz，RLC谐振 负载， 其等效电阻为：R=Ud2/P=15.125 负载上的电流有效值为：i＝Ud/R= 36.36A 开关管上的电压：U=(2~3)Ud=1100~1650V 电流：I=(1.5~2)(2)1/2i=77~102A
直流侧是电流源 电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTI
单相电压型逆变电路
1）单相半桥逆变电路
工作原理
V1和V2栅极信号在一周期内 各半周正偏、半周反偏，两 者互补，输出电压uo为矩形 波，幅值为Um=Ud/2。 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, 反馈二极管, 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。 续流二极管。 续流二极管
5-16
单相电压型逆变电路
阻感负载时，还可采用移 相得方式来调节输出电压 －移相调压。 移相调压。 移相调压
V3的基极信号比V1落后θ （0＜ θ ＜180 °）。V3、 V4的栅极信号分别比V2、 V1的前移180°－θ。输 ° 出电压是正负各为θ的脉 冲。 改变θ就可调节输出电压。
图5-7 单相全桥逆变 电路的移相调压方式
缓冲电路
缓冲原理
器件损坏，不外乎是器件在开关过程中遭受了过量di/dt 、dv/dt或瞬时功耗的危害而造成的。缓冲电路的作用， 就是改变器件的开关轨迹，控制各种瞬态过电压，降低 器件开关损耗，保护器件安全运行。