无源逆变器讲解

无源逆变的名词解释无源逆变是一种电气工程中常用的术语，用来描述电力电子装置中的一种特殊的电压或电流的变换方式。

在无源逆变器中，电能的转换是通过非线性元件而不是通过活跃元件来实现的。

这些非线性元件可以是二极管、电容器或其他元件。

无源逆变器也可以被称为自发反向器或非活跃逆变器。

为了更好地理解无源逆变的原理和应用，我们需要从电力电子的基础知识入手。

电力电子是一门研究电源和电能转换的学科，它利用电子器件将电能从一种形式转换为另一种形式。

在电力电子系统中，逆变器是一种重要的设备，它能将直流电转换为交流电。

在传统的逆变器中，电能的转换是通过主动力量源来实现的，比如交流电源或者电池。

然而，在无源逆变器中，电能的转换是通过非线性元件来实现的，这些元件不直接提供能量。

因此，无源逆变器的工作原理与传统逆变器有所不同。

无源逆变的工作原理可以用一个简单的电路示意图来表示。

这个电路包含一个电感元件和一个非线性电容器。

在电感元件中通过一个电流，当电流改变方向时，电感元件会将其保存，并通过非线性电容器向电路中放出电能。

这个过程可以反复进行，从而实现电能的转换。

需要注意的是，这个电路中没有主动电源，只有从电感元件和非线性电容器中得到的电能。

无源逆变器的应用非常广泛。

它可以用于替代传统的主动逆变器，实现高效率的能量转换。

在太阳能发电系统中，无源逆变器可以将由太阳能电池产生的直流电转换为交流电，以供家庭或工业用电。

此外，无源逆变器也常用于无线电通信设备、电动车辆和工业自动化系统等领域。

然而，由于无源逆变器的非线性特性，它也带来了一些技术挑战。

首先，无源逆变器的设计、控制和保护较为复杂。

其次，无源逆变器会产生较大的电磁干扰和谐波失真，对其他设备和网络可能造成干扰。

因此，在应用无源逆变器时，需要采取措施来减少这些问题的影响。

总之，无源逆变是一种利用非线性元件实现电能转换的电力电子技术。

它的工作原理简单明了，应用广泛，但也面临一些挑战。

无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？
无源逆变电路和有源逆变电路是两种常见的逆变电路，它们在工作原理和特点上有一些不同之处。

无源逆变电路（Passive Inverter）：
1.无源逆变电路是基于电容、电感和二极管等被动元件构成
的。

2.无源逆变电路依赖于负载的特性或外部电源提供的能量，
并通过切换元件改变电流和电压的方向来实现逆变。

3.无源逆变电路没有独立的功率放大器或控制元件，不能主
动控制输出波形，输出波形受限于其负载和电源的特性。

4.无源逆变电路一般适用于低功率、较简单的应用场景，例
如小功率逆变器、逆变电路的充电和放电等。

有源逆变电路（Active Inverter）：
1.有源逆变电路基于晶体管、MOSFET、IGBT等有源元件构
成的。

2.有源逆变电路包含独立的功率放大器和控制元件，能够主
动控制输出波形，实现精确的逆变操作。

3.有源逆变电路能够提供较高的功率密度、高效率和更精确
的电压/频率输出。

4.有源逆变电路通常适用于高功率、高精度的逆变应用，例
如工业变频器、UPS电源、太阳能逆变器等。

总体而言，无源逆变电路是基于被动元件，无法主动控制输出
波形，适用于低功率场景；而有源逆变电路则使用主动元件，具备主动控制能力，适用于高功率和高精度的逆变需求。

选择适用的逆变电路取决于所需功率、精度和控制要求等因素。

无源逆变电源的原理及应用1. 引言无源逆变电源是一种将直流电转换为交流电的装置。

它通过使用逆变器来将直流电源转换成交流电源，用于供电电路中不能直接使用交流电的设备。

本文将介绍无源逆变电源的原理以及它在各个领域的应用。

2. 无源逆变电源原理无源逆变电源的原理基于电磁感生定律和自电感电流变化。

它使用逆变器将直流电源转换成交流电源。

逆变器由一对开关管和逆变电路组成。

当开关管导通时，直流电流经过电感，感生出自电感电流。

当开关管断开时，自电感电流导致电感两端电势变化，从而形成交流电流。

通过根据开关管导通和断开的时间比例来调整输出交流电的频率和幅度，从而实现直流到交流的转换。

3. 无源逆变电源的工作原理无源逆变电源采用了PWM（脉宽调制）技术来控制输出交流电的频率和幅度。

PWM技术是通过改变脉冲宽度来调整平均输出电压的一种控制技术。

逆变器的控制电路通过控制开关管的导通和断开时间，来控制输出脉冲的周期和占空比。

通过调节占空比，可以实现对输出电压的控制。

通过改变脉冲的频率，可以控制输出交流电的频率。

4. 无源逆变电源的应用无源逆变电源在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍其中的几个应用领域。

4.1 太阳能发电系统太阳能发电系统通常使用光伏电池将太阳能转化为直流电。

然而，大部分的家用电器和工业设备需要交流电才能正常工作。

在太阳能发电系统中，无源逆变电源将直流电转换成交流电供给家庭和工业设备使用。

4.2 风力发电系统风力发电系统将风能转化为直流电。

和太阳能发电系统类似，风力发电系统也需要将直流电转换成交流电才能供给设备使用。

无源逆变电源在风力发电系统中起着关键的作用。

4.3 变频驱动无源逆变电源在工业控制中经常被用作变频驱动器。

通过改变输出电压的频率和幅度，无源逆变电源能够实现对电机转速的调节。

这种方式在很多应用场景中被广泛使用，如电梯、空调等。

4.4 灯光调节无源逆变电源也可以用于灯光调节。

通过改变输出电压的频率和幅度，可以实现对灯光亮度的调节。

第十三讲 无源逆变13. 0 引 言➢ 逆变概念逆变——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，为无源逆变本章讲述无源逆变➢ 逆变与变频❖ 变频电路：交交变频和交直交变频两种❖ 交直交变频由交直变换和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变➢ 逆变电路的应用❖ 蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源向交流负载供电时，需要逆变电路 ❖ 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13.1 无源逆变的基本原理主要介绍逆变电路的基本工作原理和换流方式 13.1.1 逆变电路的基本工作原理 单相桥式逆变电路为例❖ 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 ❖ S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压u o 为正图5-1 逆变电路及其波形举例❖ S1、S4断开，S2、S3闭合时，u o 为负，把直流电变成了交流电 ❖ 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i o 和u o 的波形相同，相位也相同 ❖ 阻感负载时，i o 相位滞后于u o ，波形也不同（图5-1b ）• t 1前：S1、S4通，u o 和i o 均为正• t 1时刻断开S1、S4，合上S2、S3，u o 变负，但i o 不能立刻反向 • i o 从电源负极流出，经S2、负载和S3流回正极，负载电感能量向电源反馈，i o 逐渐减小，t 2时刻降为零，之后i o 才反向并增大13.1.2 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，也称换相➢ 开通：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• 一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断a)b )图5-1u➢ 研究换流方式主要是研究如何使器件关断➢ 换流方式 1. 器件换流❖ 利用全控型器件的自关断能力进行换流（Device Commutation ）2. 电网换流❖ 由电网提供换流电压称为电网换流（Line Commutation ）❖ 可控整流电路、交流调压电路和采用相控方式的交交变频电路 ❖ 不需器件具有门极可关断能力，也不需要为换流附加元件3. 负载换流❖ 由负载提供换流电压称为负载换流（Load Commutation ） ❖ 负载电流相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流 ❖ 负载为电容性负载时，负载为同步电动机时，可实现负载换流❖ 基本的负载换流逆变电路：❖ 采用晶闸管❖ 负载：电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入 直流侧串入大电感L d ， i d 基本没有脉动图5-2 负载换流电路及其工作波形 ❖ 工作过程（工作波形图5-2b ） • 4个臂的切换仅使电流路径改变，负载电流基本呈矩形波• 负载工作在对基波电流接近并联谐振的状态，对基波阻抗很大，对谐波阻抗很小，u o 波形接近正弦• t 1前：VT1、VT4通，VT2、VT3断，u o 、i o 均为正，VT2、VT3电压即为u o• t 1时：触发VT2、VT3使其开通，u o 加到VT4、VT1上使其承受反压而关断，电流从VT1、VT4换到VT3、VT2• t 1必须在u o 过零前并留有足够裕量，才能使换流顺利完成4. 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向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流（Forced Commutation ）• 通常利用附加电容上储存的能量来实现，也称为电容换流➢ 直接耦合式强迫换流——由换流电路内电容提供换流电压♦ VT 通态时，先给电容C 充电。

反用換流器（inverter，也稱逆變器、變流器、反流器，或稱電壓轉換器）另外一个含义是高频电桥电路。

是一個可將直流電變換成交流電的電路。

目录[隐藏]∙ 1 原理与分类o 1.1 电路形式▪ 1.1.1 半桥逆变器▪ 1.1.2 全桥逆变器▪ 1.1.3 三相桥式逆变器o 1.2 有源与无源▪ 1.2.1 有源逆变器▪ 1.2.2 无源逆变器o 1.3 相控电路▪ 1.3.1 相敏检测电路▪ 1.3.2 锁相环∙ 2 应用o 2.1 不间断电源o 2.2 轨道交通系统o 2.3 变频器∙ 3 相关[编辑] 原理与分类[编辑] 电路形式根据逆变器的电路形式与输出的交流信号，可分为半桥逆变器、全桥逆变器和三相桥式逆变器。

[编辑] 半桥逆变器半桥逆变器由两个开关串联组成，输出端位于两个开关的中点，由上下两个开关的开通、关断来决定输出的电压。

半桥逆变器配合两个分压电容，可以输出双端之间的高频交流电。

开关旁一般需要并联续流二极管，以便在感性负载时起到续流作用。

半桥逆变器配合正负双电压源，可以输出双端的完全交流、含有直流分量的交流以及完全直流信号。

[编辑] 全桥逆变器全桥逆变器由各含两个开关的两个桥臂连接成正方形组成，输出端的两端分别位于两组开关的中点，相当于取两个半桥的电压差，因此可以得到正负双向的交流输出。

全桥逆变器可以不依赖外加器件，仅仅使用单电压源输出双端的完全交流、含有直流分量的交流以及完全直流信号。

[编辑] 三相桥式逆变器三相桥式逆变器类似于全桥逆变器，但它有三个桥臂，输出端的三端分别位于三组开关的中点，取两两之间的电压差就可以得到三相电所需的三个相电压。

根据三组共六个开关的开通顺序，三相桥式逆变器可以得到一组幅值相等、频率相等、相位相差120o的三相电信号。

[编辑] 有源与无源根据输出端是否有源，又可以分为有源逆变和无源逆变。

[编辑] 有源逆变器如果逆变器的输出需要直接并入电网，则属于有源逆变。

无源逆变电源的原理和应用1. 什么是无源逆变电源？无源逆变电源是一种可以将直流电源转换为交流电源的装置。

它通过使用少量的电子器件和电路配置来实现无源逆变，而不需要使用主动元件（如晶体管或开关管）进行逆变。

2. 无源逆变电源的原理无源逆变电源的原理基于共振现象和电容电感元件的交换作用。

下面是无源逆变电源的工作原理：•输入电压转换：无源逆变电源的输入电压通常为直流电压，它通过一系列的电容元件和电感元件进入电路。

这些元件能够将输入电压转换为正弦波交流电压。

•谐振现象：电容和电感元件的交换使得电路中的谐振现象发生。

电容元件储存了电荷，当电荷释放到电感元件时，电感元件会对电荷进行储存和释放。

这种交换作用在电路中产生了正弦波振荡。

•输出电压转换：当电路中的谐振现象发生时，输出端口将产生一种相对较高的正弦波交流电压。

这种电压可以用于驱动电器设备，如电动机、电灯等。

3. 无源逆变电源的应用无源逆变电源具有一些独特的优点，使得它在特定的应用场景中非常有用。

下面是无源逆变电源常见的应用领域：•太阳能系统：在太阳能光伏电池系统中，无源逆变电源被用来将直流电转换为交流电以供家庭或工业用途使用。

这种应用方式可以最大限度地利用太阳能，并为用户提供所需的交流电源。

•风力发电系统：在风力发电系统中，风力涡轮机将风力转换为机械能，然后通过发电机将机械能转换为直流电。

然而，由于大多数电器设备需要交流电，无源逆变电源用于将直流电转换为交流电以满足电器设备的需求。

•电动汽车充电器：电动汽车通常使用直流电进行充电，但是电动汽车的动力系统需要交流电。

因此，无源逆变电源可以用于将直流电转换为交流电，从而使电动汽车充电器能够为电动汽车提供所需的交流电源。

•UPS（不间断电源）系统：UPS系统是一种保护电子设备免受电力故障影响的电源备用装置。

无源逆变电源被用于将直流电转换为交流电，以保持UPS系统的正常运行，并为电子设备提供可靠的电源。

4. 无源逆变电源的优点和缺点4.1 优点•节能高效：无源逆变电源采用共振技术，能够提高转换效率，减少能量损耗，以及降低电能成本。

无源三相PWM逆变器控制电路设计无源三相PWM逆变器是一种常用于电力电子领域的逆变器拓扑结构，用于将直流电能转换为三相交流电能。

它具有输出电压质量高、功率密度大、效率高等优点，在工业控制和电力传输领域得到广泛应用。

本文将介绍无源三相PWM逆变器的基本原理和控制电路设计。

无源三相PWM逆变器的基本原理是通过对输入直流电源进行逆变，将直流变为三相交流电。

其核心组成部分是三相桥臂，由六个开关管组成。

具体来说，当开关管导通时，对应的桥臂输出正半周波；当开关管关断时，对应的桥臂输出负半周波。

通过合理地控制开关管的通断，可以实现对输出电压的调节。

对于开关管的控制，一种常见的方式是采用硬开关控制。

即通过控制信号，使得开关管在正半周波和负半周波之间切换。

此外，还可以采用软开关控制，通过逐渐切换开关管的通断状态，使得开关过程更加平滑，减小开关噪声。

对于输出电压的调节，一种常用的方式是采用PWM控制方法。

通过不同的PWM信号，可以控制开关管的通断时间，从而实现对输出电压的精确调节。

具体来说，可以根据需要调节PWM信号的占空比和频率，来控制输出电压的大小和波形。

在设计无源三相PWM逆变器的控制电路时，需要考虑以下几个方面：1.控制电路的可靠性：由于逆变器的开关管需要频繁地进行开关操作，因此控制电路需要具备较高的可靠性，以保证逆变器的正常工作。

2.控制电路的稳定性：控制电路需要稳定地输出PWM信号，并能够适应不同的工况和负载变化，以保证逆变器的输出电压稳定和质量优良。

3.控制电路的精度：控制电路需要能够实现对输出电压的精确调节和控制，以满足不同应用的需求。

综上所述，无源三相PWM逆变器的控制电路设计十分重要。

在设计过程中，需要综合考虑电路的可靠性、稳定性和精度，并根据具体的应用要求选择合适的控制方式和控制策略。

通过合理的设计，可以实现逆变器的性能优化和节能降耗的目标。