直流输电PPT 逆变电路(1)

u a) u b) u c) u d) u u f)
UN'
O
VN'
U d 2
t t t
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WN'
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UV
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NN' UN
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2 U 3
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U d 3
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O
t
三相电压逆变电路
波形分析 负载各相到电源中点 N' 的电 a) 压： U 相， 1 通， uUN'=Ud/2 ， b) 4通，uUN'=-Ud/2。 c) 负载线电压、相电压
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。
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。
U d) u u f) O
NN' UN
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U d 6
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O O
2 U 3
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U d 3
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iU g) i h) O
d
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O
t
三相电压逆变电路
负载中点和电源中点间电压
u NN'
负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是
u NN' 1 (u UN' u VN' u WN' ) 3
1 1 (u UN' u VN' u WN' ) (u UN u VN u WN ) 3 3
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O
t t t t io t 1 t2 t3 b) uo t
?
单相电压逆变电路
• 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 q u O （0＜ q ＜180 °）。V3、 u O V4 的栅极信号分别比 V2 、 u O V1 的前移 180°－ q 。输出 u 电压是正负各为q的脉冲。 O
逆变电路最基本的工作原理
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。
a) io t1 t2 b) t
uo
换流方式分类
1) 器件换流
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
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。
3) 负载换流 4) 强迫换流
单相电压型逆变电路
u
UN'
O u u u
VN'
U d 2
t t t
O
WN'
O
UV
u UV u UN' u VN' u VW u VN' u WN' u WU u WN' u UN'
u UN u UN' u NN' u VN u VN' u NN' u WN u WN' u NN '
G1 G2 G3 G4
a) t t t t io t 1 t2 t3 b) uo t
?
改变q就可调节输出电压
uo io O
单相电压逆变电路
• 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。 Ud 和负载参数相同，变 压器匝比为 1 ： 1 时， uo 和 io 波形及幅值与全桥逆 变电路完全相同。
三相电压逆变电路
三个单相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
三相电压逆变电路
• 基本工作方式—— 180°导电方式
每桥臂导电 180°，同一相 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。
三相电压型逆变电路
电压型逆变电路的特点
• (1) 直流侧为电压源或 并联大电容，直流侧 电压基本无脉动。 • (2) 输 出 电 压 为 矩 形 波，输出电流因负载 阻抗不同而不同。 • (3) 阻 感 负 载 为 了 给 交流侧向直流侧反馈 无功能量提供通道， 逆变桥各臂并联反馈 二极管。
单相电压逆变电路
• 1）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,它又起着 使负载电流连续的作用，又称 续流二极管。
负载已知时，可由uUN波形求出iU波形。 一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。 桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流id的波形，id每60°脉 动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧 传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点。 防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源 短路，应采取“先断后通”。
Um O -Um io O t t t5 t6 1 2 V1 V2 V1 V2 ON VD1 VD2 VD1 VD2 b) t3 t4
o
a)
t
t
单相电压逆变电路
• 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。