电力电子技术第1版教学课件作者赵莉华CH5无源逆变电路课件幻灯片
84页1、第5章 逆变电路 DC to AC Converters ( Inverters ),换流方式types of commutation 电压型逆变电路Voltage source inverter (VSI) 电流型逆变电路Current source inverter (CSI) SPWM逆变电路,本章主要内容,逆变的概念 逆变是与整流相对应的,指直流电变成交流电。 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。,逆变电路,Applications of Inverters,Conversion of electric power from DC type energy sources to AC type load Battery Photovoltaic cell (Solar cell) Fuel cell As a part of composite converter AC-DC-AC frequency converter (for AC m
2、otor drive) AC-DC-AC constant-voltage constant- frequency converter (for uninterruptable power supplies-UPS) AC-DC-AC Converters for induction heating AC-DC-AC-DC switching power supplies,按输入电源特点 电压源逆变电路 电流源逆变电路 按电路结构特点 半桥、全桥、推挽和单管式逆变电路,5.1.1 无源逆变电路的分类,按负载特点 谐振式、非谐振式 按输出波形特点 正弦式、非正弦式逆变电路,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。,器件开通:适当的门极驱动信号就可使器件开通。 器件关断: 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。,5.1.2 换流方式,控制极关断方式(又称器件换流方式) 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
3、 、GTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。 阳极关断方式 电网换流(Line Commutation) 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。 负载换流(Load Commutation) 强迫换流(Forced Commutation),5.1.2 换流方式,由负载提供换流电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合,都可实现负载换流,负载为电容性或同步电机(可控制励磁电流使其呈容性)时可实现负载换流。 基本负载换流电路:4个桥臂均由晶闸管组成。 直流侧串大电感,可认为id 基本无脉动。 整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性,电容的接入是为改善负载的功率因数。,5.1.2 换流方式负载换流,负载电流波形为矩形波。 负载对基波电流接近并联谐振,所以对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小,负载电压波形接近正弦波。 t1时刻前,管子1、4导通,2、3截止,输出电压和电流均为正 t1时刻,触发2、3,则管子1、4承受反压关断。 注意触发VT2、VT3的时刻t1必须在uo
4、过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺利完成。,5.1.2 换流方式负载换流,设置附加的换流电路,给欲关断的晶闸管强迫施 加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现,因此 也称为电容换流。 分类,5.1.2 换流方式强迫换流,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 先使晶闸管电流减为零,然后通过反并联二极管使其加上反向电压,也叫电流换流。,5.1.2 换流方式强迫换流,电感耦合式强迫换流 图a):合上开关S,LC振荡电流反向流过晶闸管,与其上的正向负载电流相减,直到合成电流降为零,二极管开始流过电流,晶闸管在振荡第一个半周期关断。,图b):合上开关S, LC振荡电流正向流过晶闸管,与其上的正向负载电流相加,半周期后,振荡电流才反向流过晶闸管,使其上合成电流减小,直到为零,晶闸管关断,二极管开始导通。所以关断时间是在振荡的第二个半周期。,5.1.2 换流方式强迫换流,器件换流适用于全控型器件。 其余三种方式针对晶闸管。 器件换流和强迫换流属于自换流。 电网换流和负
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