电力电子技术_第五版_第4章 逆变电路.ppt

《电力电子技术_第五版_第4章 逆变电路》深入探讨了逆变电路的原理和应用，重点讲解了无源逆变。逆变电路是将直流电转换为交流电的过程，根据交流侧的连接对象，可分为有源逆变（连接电网）和无源逆变（连接负载）。本章主要关注无源逆变。 4.1 换流方式是逆变电路的关键。换流是指电流从一条支路转移到另一条支路，主要有四种方式：器件换流（利用IGBT、GTO、GTR、BJT、MOSFET等电力电子器件）、电网换流、负载换流（负载需满足一定条件）以及强迫换流（包括直接耦合式、电感耦合式）。在换流过程中，例如，当S1、S4闭合时，负载电压uo为正；切换至S2、S3闭合时，负载电压变为负，但负载电流io并不能立即反转，需要经过一个过渡阶段，由负载电感的能量反馈至电源，逐步减小至零后反向。 4.1.1 逆变电路的基本工作原理阐述了通过调整两组开关的切换频率可以改变输出交流电的频率。在电阻负载下，电流和电压的波形及相位相同；而在阻感负载下，电流相位滞后于电压，波形也有所差异。例如，当t1时刻，S1、S4由闭合转为断开，S2、S3闭合，负载电流io经历从正向逐渐减小到零，再反向增大的过程，这个过程中换流必须在uo过零之前完成。 4.1.2 换流的基本方式进一步解释了采用晶闸管的换流策略，以及负载换流的工作状态。负载与电阻电感串联后再与电容并联，形成接近并联谐振状态的电路，有助于改善负载功率因数并呈现出容性特征。 4.2 电压型逆变电路是逆变电路的一种重要类型。4.2.1 单相电压型逆变电路包括半桥逆变电路和全桥逆变电路。半桥逆变电路由V1和V2两个器件控制，导电方式为互补导通，负载电压是电源电压的一半。其优点是器件使用较少，缺点是输出电压幅值小，且需要匹配的输入电容。半桥逆变电路中的二极管用于在电流反向时提供续流路径，保证能量的连续流动。 全桥逆变电路则由四个臂组成，每个臂的导电方式与半桥类似，但两个臂同时工作，因此输出电压幅值是半桥的两倍。全桥电路中的续流过程由对角线上的二极管完成，同时续流。改变输出电压的有效值通常需要调节输入直流电压的大小，这可以通过整流电路或斩波电路来实现。 逆变电路的核心在于换流方式的控制和电压型逆变电路的设计，理解这些知识点对于理解和设计电力电子系统至关重要，特别是在能源转换、电机驱动等领域有着广泛的应用。