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电力电子技术-4.1单相方波电压逆变

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单相方波逆变电路

单相方波逆变电路

单相方波逆变电路单相方波逆变电路核心提示：单相方波逆变电路一、基本电路结构二、理想条件假定1、器件特性理想：功率器件无损耗、无延时，开关状态切换瞬间完成；随着技术进步，实际器件与理想状况差别越来越小。

2、电源特性理想：逆变能量来源为理想直流电...单相方波逆变电路一、基本电路结构二、理想条件假定1、器件特性理想：功率器件无损耗、无延时，开关状态切换瞬间完成；随着技术进步，实际器件与理想状况差别越来越小。

2、电源特性理想：逆变能量来源为理想直流电压源；实际电路是低内阻大容量直流母线电容来逼近的。

3、电路特性理想：逆变电路忽略分布、寄生参数的影响，连接线为理想零阻抗；实际电路采用材料和电路布局的改善来逼近这种状态。

4、负载特性理想：负载为理想线性元件，电阻无寄生电感和电容，电抗器无损耗和饱和，电容器无等效串并联电阻和电感。

实际线性负载在一定范围内可以视为理想。

三、电路分析的目的1、理解逆变的工作原理2、了解器件工作中的状态（电压、电流波形）3、分析相关电流、电压的数值关系四、电路工作分析1、波形控制规律（1）VT1、VT3和VT2、VT4分为两个工作组，工作状态（开通和关断）互补。

（2）假定输出交流电周期为T，则VT1、VT3和VT2、VT4分别工作T/2时间，即开通和关断时间分别为T/2。

2、电路工作波形分析（1）各桥臂由MOSFET与反并二极管组成，当MOSFET一旦开通，桥臂可以正反向流动电流，此时桥臂可以视为短路；在0～?期间，VT1、VT3开通，；?～2?期间，VT2、VT4开通，；一个周期内电压平均值为零（直流分量为零），因此负载上电流波形的直流分量也为零，稳态时电流瞬时值必然有正有负，各半周期的电流起始值与电流终值必然方向相反。

（2）0～?1时段，ug1、3>0，VT1、VT3开通，对于电感负载，电流滞后，此时VD1、VD3续流，电流方向：A－VD1－Cd－VD3－B，由于二极管续流存在，VT1、VT3实际不能导通；ug2、4= 0，VT2、VT4关断。

单相方波逆变

单相方波逆变

1. 绪论1.1.电力电子简介电力电子技术综合了电子电路、电机拖动、计算机控制等多学科知识，是一门实践性和应用性很强的课程。

由于电力电子器件自身的开关非线性，给电力电子电路的分析带来了一定的复杂性和困难，一般常用波形分析的方法来研究。

仿真技术为电力电子电路的分析提供了崭新的方法。

我们在电力电子技术课程的教学中引入了仿真，对于加深学生对这门课程的理解起到了良好的作用。

掌握了仿真的方法，学生的想法可以通过仿真来验证，对培养学生的创新能力很有意义，并且可以调动学生的积极性。

实验实训是本课程的重要组成部分，学校的实验实训条件毕竟是有限的，也受到学时的限制。

而仿真实训不受时间、空间和物质条件的限制，学生可以在课外自行上机。

仿真在促进教学改革、加强学生能力培养方面起到了积极的推动作用。

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。

1.2.matlab的简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

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。

电力电子技术第4章-习题答案

电力电子技术第4章-习题答案

第4章直流-交流变换器习题及答案第1部分:填空题1.把直流电变成交流电的电路称为_逆变电路_,当交流侧有电源时称为_有源逆变__,当交流侧无电源时称为_无源逆变__。

2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流,从大的方面,换流可以分为两类,即外部换流和_内部换流__,进一步划分,前者又包括_电网换流__和_负载换流___两种换流方式,后者包括_器件换流_和_强迫换流_两种换流方式。

适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_。

3.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为_电压型逆变电路_,当直流侧为电流源时,称此电路为_电流型逆变电路_。

4.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为__1/2___Ud ,全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为___1.0___Ud 。

5.单相全桥方波型逆变电路,180度导电角的控制方式下,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,改变开关切换频率可改变输出交流电频率。

为防止同一桥臂的上下两个开关器件同时导通而引起直流侧电源短路,在开关控制上应采取先断后通的措施。

6.三相电压型逆变电路中,180度导电角的控制方式下,每个桥臂的导电角度为__180O______,各相开始导电的角度依次相差_120O__,在任一时刻,有___3___个桥臂导通。

7.电压型逆变电路一般采用_全控型_器件,换流方式为_器件换流____;电流型逆变电路中,较多采用__半控型__器件,换流方式有的采用 _强迫换流_,有的采用_负载换流__。

8.三相电流型逆变电路的基本工作方式是120度导电方式,按VT1到VT6的顺序每隔__60O_______依次导通,各桥臂之间换流采用 __横向_____换流方式,在任一时刻,有___3_____个桥臂导通。

电力电子技术-第4章逆变电路

电力电子技术-第4章逆变电路

ON
VD
14
VD
VD b)
VD
固定180°移相方波控制方式
思考2：在导电方式一下工作，如果要改变输出电 压的有效值（即幅值），应该采取什么样的方式？ ★只能靠改变输入直 流电压的大小来改变 输出电压的有效值。 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。
课程回顾
uo S 4
图5-1 i 从电源负极流出，经 S S3流回正极，负载电 2、负载和 o t1时刻断开 St 、 S ，合上 S 、 S ， u 变负，但 u 1 1前： 4 S1、S4通， 2 3 o 和i o o 均为正 io不能立刻 电流从一条支路转移到另一条支路称为换流。 感能量向电源反馈， io逐渐减小，t2时刻降为零，之后io 反向
负载提供能量。
VD V
2 2
• VD 1 或 VD 2 通时， i o 和 u o 反
a) uo Um O -Um io O t3 t4 t1 t 2 t5 t6 V1 V2 V1 V2 VD 1 VD 2 VD 1 VD 2 b)
向，负载电感中贮藏的能量
向直流侧反馈。
t
• 输出电压 uo 为矩形波，幅
• 全桥逆变电路
*导电方式一： V1,V4同时通断；
uo Um O
V2,V3同时通断；
V1,V4与V2,V3信号 互补，各导电180 ゜。
-Um
io O t3 t1 t 2 V 14 VD
14
t
t4 t5 t6 V 23
23
t
V2
23
ON
V 14
14
VD
VD b)
VD
思考：在导电方式一下工作，如果要改变输出电压

《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 4.3 电压型逆变电路

《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 4.3 电压型逆变电路

0 2
2
(4.3.1)
输出电压瞬时值为:
uo
n 1, 3 , 5 ,
2U d n
s in nt
(4.3.2)
其中， 2f s 为输出电压角频率。
当 n=1时其基波分量的有效
值为:
U O1
2U d
2
0.45U d
(4.3.3)
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及 其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
图4.3.1 电压型半桥逆变电路 及其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
2、工作原理：
在一个周期内，电力晶体 管 周正T1和偏T，2的半基周极反信偏号，各且有互半补。
若负载为纯电阻，在[0,π] 期 T2通π2截间 ，]期止，T间1，T截1，则有止T驱，u20有动则=U驱信ud0动。号=-信在导Ud号[通π。导，, 动 信信 号若号 ，负截 由载止于为，感纯尽性电管负感载T，1有中T驱的2无动电驱 流i。不能立即改变方向，于 是 D1导通续流，u0=－Ud /2 。
3、特点： 优点： 简单，使用器件少；
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。 4、应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
电路工作原理：
(4.3.7)
图4.3.2 电压型单相全桥逆变 电路和电压、电流波形图
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
3）阻感负载RL
0≤ ωt ≤ θ期间，T1和T4有驱动信号， 由于电流i0为负值，T1和T4不导通，D1、

智慧树知到 《电力电子技术》章节测试答案

智慧树知到 《电力电子技术》章节测试答案

智慧树知到《电力电子技术》章节测试答案第一章单元测试1、电力电子技术中，电力变换电路包含（）变换。

A:AC/DCB:DC/DCC:DC/ACD:AC/AC正确答案：AC/DC,DC/DC,DC/AC,AC/AC2、（）年，电子管出现，从而开创了电子技术之先河。

A:1904B:1914C:1905D:1915正确答案：19043、1957年，美国通用电气公司研制出第一个( )，因电气性能和控制性能优越，其应用范围迅速扩大。

A:晶闸管B:GTOC:GTRD:IGBT正确答案：晶闸管4、一般认为，电力电子学的诞生是以( )的发明为标志。

A:IGBTB:晶闸管C:GTRD:GTO正确答案：晶闸管5、电力电子技术的发展趋势( )A:向容量更大和更小的两个方向发展B:向集成化方向发展C:向智能化方向发展正确答案：向容量更大和更小的两个方向发展,向集成化方向发展,向智能化方向发展6、电力电子器件按照驱动信号分类，可分为（）A:电流驱动型B:电压驱动型C:混合型正确答案：电流驱动型,电压驱动型7、电力电子器件按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为( )。

A:单极型器件B:双极型器件C:复合型器件正确答案：单极型器件,双极型器件,复合型器件8、电力电子器件按照其控制器通断的能力分为（）器件。

A:半控型B:全控型C:不控型正确答案：半控型,全控型,不控型9、电力电子器件组成的系统，一般由（）组成。

A:控制电路B:驱动电路C:电力电子器件D:保护电路正确答案：控制电路,驱动电路,电力电子器件,保护电路第二章单元测试1、晶闸管稳定导通的条件（）A:晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流B:晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流C:晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流D:晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流正确答案：晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流2、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（）A:减小至维持电流以下B:减小至擎住电流以下C:减小至门极触发电流以下D:减小至5A以下正确答案：减小至维持电流以下3、为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（）A:du/dt抑制电路B:抗饱和电路C:di/dt抑制电路D:吸收电路正确答案：抗饱和电路4、IGBT是一个复合型的器件，它是（）A:GTR驱动的MOSFETB:MOSFET驱动的GTRC:MOSFET驱动的晶闸管D:MOSFET驱动的GTO正确答案：MOSFET驱动的GTR5、晶闸管触发电路中，若改变（）的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。

电力电子试卷

电力电子试卷

一、 填空题(每空题2分，共30 分)1．电力电子技术是应用于 的电子技术；2．功率二极管属于不控器件，晶闸管属于 器件，GTR 属于 器件； 3．电力晶体管的简称为 ； IGBT 是BJT 和 的复合管；4．整流电路按电路结构可分为桥式电路和 ； 5．相控整流电路的换流方式是电网换流，PWM 整流电路的换流方式是 ； 6．无源逆变电路的PWM 波生成方式有计算法、 和 ；7．直流斩波电路中最基本的两种斩波电路分别是 和 ；8．SPWM 的载波是等腰三角波，调制波是 ；SHEPWM 是指 脉宽调制技术； 9．零电压开通和零电流关断要靠电路中的 来实现；10．间接交流变流电路的典型应用包括两个方面，分别是 和恒压恒频变流电路；二、 简答题(每小题6分，共30 分)1．晶闸管的导通条件是什么？2. 使变流器工作在有源逆变状态的条件是什么？ 3．电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？ 4．衡量PWM 控制方法优劣的三个基本标志？5．为什么PWM 逆变电路比方波（六拍阶梯波）逆变器输出波形跟更接近正弦波？三、 计算题(每小题10分，共40分)1.图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，波形的电流最大值均为I m ，试求： （1）计算波形的电流平均值I d 与电流有效值I ； （2）100A 的晶闸管能送出的平均电流I d 。

图12．单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R =2Ω，L 值极大，反电势E =60V ，当a =30︒时，要求： （1）求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次侧电流有效值I 2；（2）考虑安全裕量（电压电流都取2倍裕量），确定晶闸管的额定电压和额定电流。

3．在图2 所示的升压斩波电路中，已知E=50V ，L 值和C 值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T =40μs ，t on =25μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。

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。

方波逆变电路

方波逆变电路

《电力电子系统的计算机仿真》综合训练题目：方波逆变电路的计算机仿真院系：电信学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：时间：2011.12.18电力电子技术是综合了电子电路、电机拖动、计算机控制等多学科的知识，是一门实践性和应用性很强的课程。

由于电力电子器件自身的开关非线性，给电力电子电路的分析带来的了一定的复杂性和困难，因此一般常用波形分析的方法来研究。

本文就基于MATLAB软件，利用MATLAB软件中的Simulink库具有模拟、数字混合仿真功能、具备大量的模拟功能模型和系统分析的能力，进行方波逆变电路的计算机仿真分析，设计了一单相桥式方波逆变电路，和一三相桥式方波逆变电路。

单相桥式方波逆变电路，开关器件选用IGBT，直流电源为300V，电阻负载，电阻1欧姆，电感2mH。

三相桥式方波逆变电路，开关器件选用IGBT，直流电源为530V，电阻负载，负载有功功率1KW，感性无功功率0.1Kvar。

完成上述桥式方波逆变电路的设计，并进行计算机仿真，观察输出电压波形、系统输入电流波形、电压电流波形的谐波情况、不同仿真条件时系统输入输出的变化情况和理论分析的结果进行比较。

关键词：方波逆变器 IGBT开关器件 MATLAB计算机仿真前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 第一章 MATLAB仿真软件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11.1 MATLAB简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11.2 Simulink简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31.2.1Simulink的功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 第二章 IGBT开关器件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42.1 IGBT的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52.2IGBT的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 第三章主电路图工作原理说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.1 逆变电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.2 逆变电路的基本工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.3 电压型逆变电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯83.4 电流型逆变电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 第四章方波逆变电路的计算机仿真模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯164.1 单项桥式方波逆变电路仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯164.2 三相桥式方波逆变电路仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17 第五章总结体会⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23 第六章参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23第一章 MATLAB仿真软件1.1 MATLAB简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

电力电子技术-PWM型逆变电路的控制方法

电力电子技术-PWM型逆变电路的控制方法

直流－交流变换器(3)
4.5.1 PWM逆变电路的控制信号的产生方法
z 计算法
根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽 度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM 波形。
本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要 变化。
z
调制法
在调制信号ur 和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断，在负载上调
制出期望的信号。
直流－交流变换器(3)
1. 调制法
可采取单极性调制(载波为单极 性），也可采用双极性调制(载 波为双极性）。
由于对开关器件通断控制的规 律不同，它们的输出波形也有 较大的差别。
u uc ur
O
ωt
Uudo
uo uof
O
ωt
-Ud
单极性PWM控制方式波形
u
ur uc
O
ω
uo
uof uo
Ud
确定a1的值，再令两个 不同的 an=0(n=3,5…)， 就可建三个方程，求得
α1、α2和α3 。
O a1
a2 a3
π
2π
ωt
-Ud
特定谐波消去法的输出PWM波形
直流－交流变换器(3)
消去两种特定频率的谐波 在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消。 可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：
给定a1，解方程可得α1、α2和α3。a1变，α1、α2和α3也相应改变。
直流－交流变换器(3)
一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考虑到PWM波四分之一周
期对称，k个开关时刻可控，除用一个自由度控制基波幅值外，可消去k－1
个频率的特定谐波。 k的取值越大，开关时刻的计算越复杂。 除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法，在下一讲学习。

电力电子技术41逆变

电力电子技术41逆变

4.1.1 逆变器的基本原理
3. 斩控调制方式
②脉冲频率调制（PFM）：
u
这种控制方式是指调制脉
冲宽度和幅值固定不变，而
o
t
脉冲调制频率可调。基于PFM 控制的逆变器输出波形如图
b)
4-5b所示。PFM控制方式由于
需要很宽的开关频率变化范
围，考虑到输出滤波器设计
的困难，因此在逆变器中一
般较少采用。
显然，采用SPM控制方式时，逆变 器输出方波的幅值即逆变器直流侧 电压（或电流）的幅值恒定。
4.1.1 逆变器的基本原理
1. 方波变换方式
采用SPM变换方式时，由于逆变器输出方波的幅值一定，因此逆 变器直流侧可采用较为简单的不变幅值的直流电源整流输入方 式（如二极管整流电路）。
但是SPM方式由于需要调节方波的导通角，因而需要采用快速功 率元件（如IGBT等）
方波逆变器常采用脉冲幅值调制（PAM）控制 阶梯波逆变器常采用移相叠加或多电平控制 正弦波逆变器则常采用脉冲宽度调制（PWM）控制
3. 按逆变器功率电路结构形式的不同，逆变器可分为半桥逆变器、 全桥逆变器、推挽式逆变器等。
4. 按逆变器功率电路的功率器件的不同，逆变器可分为半控型逆 变器和全控型逆变器。
4.1 概述
许多场合下，电网提供的50Hz工频电源不能满足负载的特殊需 要，要用交直交变频电路进行电能变换。如感应加热，根据加 热工艺和对象的不同，所需感应加热电源的频率范围从几百Hz 到几千Hz。
交流电机为了获得良好的调速特性需要频率可变的电源，这些 电源的核心就是逆变电路。
有些负载虽然也用工频电源供电，但对电源的频率稳定性、波 形畸变等有严格要求，且绝不允许瞬时停电。比如对于计算机 一类的负载，特别是银行、证券公司、医院以及大型计算机中 心的计算机，瞬时的停电会带来严重后果。因此，需要不间断 电源（Uninterruptable Power Supply——UPS），其核心就 是逆变电路。

16-电力电子试卷-试题库

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电力电子技术 期末考试试题卷适用班级： 考试时间：一、 填空题(每空题2分，共40 分)1．电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行 的技术。

2．由于正反馈的作用，导通后的晶闸管即使是门极电流为 ，也不能使管子关断。

3．电力晶体管最主要的特性是 、电流大、开关特性好。

4．对于非正弦电路，功率因数由 和 组成。

5．换流方式分为外部换流和自换流两大类，外部换流包括 和 两种，自换流包括 和 两种。

6．间接直流变流电路分为单端和双端电路两大类，在单端电路中，变压器中流过的是 ，而双端电路中，变压器中的电流为 ，正激电路和反激电路属于单端电路，半桥、全桥和推挽电路属于双端电路。

7．交流-交流变换电路可以分为 和 两种。

8．面积等效原理是PWM 控制技术的重要理论基础，原理的内容是冲量相等而 的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

9．载波频率fc 与调制信号频率fr 之比N= fc/fr 称为载波比，根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 调制方式可分为 和 两种。

10．常用的交流PWM 技术有SPWM 、 、CFPWM 、 。

11．缓冲电路分为 和 。

二、 简答题(每小题5分，共30 分)1．试分析IGBT 和电力MOSFET 在内部结构上的相似之处和不同之处？2．单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？3．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？ 4．整流电路多重化的主要目的是什么？ 5．交流调压电路和交流调功电路有什么区别？ 6．何为双PWM 电路？其优点是什么？三、 计算题(每小题10分，共30分)1．单相桥式全控整流电路，V U 1102=，Ω=2R ，L 极大，当60=α时，试求：（1）作出d u 、d i 和2i 的波形。

（2）求出整流输出平均电压d U 、电流d I ，变压器二次侧电流有效值2I 。

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'
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负载相电压
uUN uUN' uNN'
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图4-10电压型三相桥式逆 变电路的电压工作波形
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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

《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第4章习题答案

《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第4章习题答案

第4章思考题与习题4.1 什么是电压型和电流型逆变电路？各有何特点？答：按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。

电压型逆变电路的主要特点是：（1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。

直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

（2）由于直流电压源的钳位作用，交流侧电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关，而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同，其波形接近于三角波或正弦波。

（3）当交流侧为阻感性负载时，需提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了二极管。

（4）逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故功率的脉动是由交流电压来提供。

（5）当用于交—直—交变频器中，负载为电动机时，如果电动机工作在再生制动状态，就必须向交流电源反馈能量。

因直流侧电压方向不能改变，所以只能靠改变直流电流的方向来实现，这就需要给交—直整流桥再反并联一套逆变桥。

电流型逆变电路的主要特点是：（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）因为各开关器件主要起改变直流电流流通路径的作用，故交流侧电流为矩形波，与负载性质无关，而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角的不同而不同。

（3）直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因电流不能反向，故可控器件不必反并联二极管。

（4）当用于交—直—交变频器且负载为电动机时，若交—直变换为可控整流，则很方便地实现再生制动。

4.2 电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是什么？答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。

电力电子技术41逆变共76页文档

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电力电子技术41逆变
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
Байду номын сангаас
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
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g13 感性负载 0 0 d 01 0
t
P id Cd A T4 N i T1 i1 D1 i 0 ,u 0 R 0 L0 D4 T3 T2 i2 D2 B D3
i0
0
1

u 01

t
自然换流 强制换流


t
ud
p
0
pAC
p0
P DC
t
全桥式电路结构
T D
13 13 24
24
4-14
4-1
Introduction
DC-to-ac converters are knows as inverters. The function of an inverter is to change a dc input voltage to a symmetric ac output voltage of desired magnitude and frequency. The output voltage could be fixed or variable frequency. A variable output voltage can be obtained by varying the input dc voltage and maintaining the gain of the inverter constant. On the other hand, if the dc input voltage is fixed and it is not controllable, a variable output voltage can be obtained by varying the gain of the inverter, which is normally accomplished by pulsewidth-modulation (PWM) control within the inverter.
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
4-19
相移式方波逆变电路
P id Cd A R0 V4 N D4 i V1 i1 D1 i 0 ,u 0 L0 V3 V2 i2
电路工作模式：改变移相角即改 变输出电压基波有效值
2 1 4
u 0关 断 UDd 流D 0 流 ， V, DV， 断 < 0 , 通 : 电 t , 准备 V , 导, , 过续 流 , D 1关 i 0 V V
4 2
4 2 2 4
i1
0

i2


t
u 0 关 U ， D 1D 续 流 , V2， i 0准0备 V 4 断 d : 1 , t 1 ,V 3 > , u 0 0 : 2 3 t 3， i 0 > 0 , V1 ,V 3导 通 流 过 电 流 ， D 1 , D 3 关 断 , V 3 关 断 ， V1 , D 2 续 流
第4章 逆变电路 • 引言【原第5章】
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。 本章讲述无源逆变 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。 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。
n 1,3 ,5 ,


2U d n
sin n t
基波有效值 输出电流
i0
U 0 1 rm s
2U d 2
0 .4 5U d
sin n ω t n ,
n 1,3 ,5 ,


2U d n R L
2 2
n tg
1
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4-10
Ud I 0 1 co s 1 Ud I 0 1 co s( 2 t 1 )
i0
0
1

自然换流

t


t
p
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pAC
p0
P DC
t
T D
13 13 24
24
基波功率瞬时值包含直流分量和交流分量
p 01 U 01 I 01 cos 1 U 01 I 01 cos( 2 t - 1 ) PDC p AC
2
[a
n 1

n
co s n t b n sin n t ]
a0 0, an 0 1 0 U d bn 2 sin n t d t 输 出 电 压 u0


0
Ud
2U d sin n t d t , n 1, 3, 5, 2 n
输出电压分析
基波幅值：U 01 m
4U d
u0

n
4U n
d
sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱn n t
(n 1,3,5, )

1 . 27 U d
不可调
基波电压有效值： 谐波相对幅值： 总谐波失真度THD：
THD
U 0 1 rm s
Cn U 0 nm U 01 m U 0 nm 4U d /
例：单相半桥逆变器电阻负载，输入直流电压200V， 负载电阻10W，求
输出电压基波有效值； 输出功率； 功率管每管电流平均值； 总谐波失真度THD
U 0 1 rm s
U0 Ud 2
2U d 2
0 .4 5U d 0 .4 5 2 0 0 9 0V
2
1 0 0V , P0 U 0 / R
u g1 =-u
D2 B D3
0
g4 t g2
ud
u g3 =-u u0
0
全桥移相式电路电量波形
t
Ud
i 01

u 01
t
全桥式电路结构
i0
0

u 0 － U d d : : 3 t 5 4， <00> 0 , t ， i0 i , －U 4 0
4-8
4.2.1 单相电压型方波逆变电路
1）半桥逆变电路 V1和V2栅极信号在一周 工作原理 实际因功率管关断 期内各半周正偏、半周反 不能瞬时完成，为防 偏，两者互补，输出电压 止电源经功率管短路， uo为矩形波，幅值为 上下管交替导通间须 Um=Ud/2。 插入死区保证先关后 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,它又起着使 负载电流连续的作用，又 称续流二极管。
4.2 电压型逆变电路
2）电压型逆变电路的特点
(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。
(1)直流侧为电压源或 并联大电容，直流侧电 压基本无脉动。
(2)输出电压为交流方波，输出 电流因负载阻抗不同而不同。
电压型全桥逆变电路
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
4-7
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程， 也称为换相。
开通：适当的门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。 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。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。
4-6
4.2 电压型逆变电路
开
u o Um O -Um io a)
t
单相半桥电压型逆变电路及其 工作波形
4-9
t 3 t4 O t t t5 t6 1 2 V1 V2 V1 V2 ON VD1 VD2 VD1 VD2 b)
t
输出电压有效值
u0 a0 2
U 0 rm s
2 T0
T0

2 0
U Ud dt d 2 2
0.45Ud， 且直流侧需两电容器串联，要控制两者电 压均衡。
应用：
用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电 路的组合。
4-12
单相电压型方波全桥逆变电路
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°。 输出电压合电流波形与半 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。 重复频率和脉宽由控制极信 号决定，幅值由直流电源电 压决定。

U 01m 2
1 n
0 .9U d
n 1 , 3 , 5 .
1 U 01 m

U
2 0 nm

n2
C
n2

2 n
单相方波逆变Cn
1
n
,TH D 4 5 .2 %
谐波含量较高
4-15
忽略损耗，对阻感负载，当开关频率足够高时，主要考虑输出 的基波正弦量，则有： u
g13 感性负载 0
4-2