4.2電壓型逆變電路1）逆變電路的分類——根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同電壓型逆變電路——又稱為電壓源型逆變電路VoltageSourceInverter-VSI直流側(cè)是電壓源電流型逆變電路——又稱為電流源型逆變電路CurrentSourceInverter-CSI直流側(cè)是電流源14.2電壓型逆變電路1）逆變電路的分類——根據(jù)直流2）電壓型逆變電路的特點(diǎn)圖4-6電壓型全橋逆變電路(1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動。(2)交流側(cè)輸出電壓為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)；交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗不同而不同。(3)阻感負(fù)載時需提供無功功率。直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管,構(gòu)成逆導(dǎo)開關(guān)。22）電壓型逆變電路的特點(diǎn)圖4-6電壓型全橋逆變電路(1)直4.2電壓型逆變電路

4.2.1單相電壓型逆變電路

4.2.2三相電壓型逆變電路34.2電壓型逆變電路34.2.1單相電壓型逆變電路1）半橋逆變電路重點(diǎn)掌握：（1）電路的拓?fù)湫问剑ìF(xiàn)多用全控型器件）（2）開關(guān)管的控制方式，輸出電壓波形及輸出交流電壓有效值如何改變？b)44.2.1單相電壓型逆變電路1）半橋逆變電路重點(diǎn)掌握：b180°方波控制（兩開關(guān)管互補(bǔ)通斷）輸出電壓為正負(fù)對稱180°方波，幅度為±Ud/2，通過改變直流側(cè)來調(diào)節(jié)輸出交流電壓有效值大小。工作原理V1和V2柵極信號在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，兩者互補(bǔ)，輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2。a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD25180°方波控制（兩開關(guān)管互補(bǔ)通斷）輸出電壓為正負(fù)對稱180圖4－6單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2設(shè)t2時刻以前V1為通態(tài)，V2為斷態(tài)。t2時刻給V1關(guān)斷信號，給V2開通信號，則V1關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t3時刻io降為零時，VD2截止，V2開通，io開始反向。同樣，在t4時刻給V2關(guān)斷信號，給V1開通信號后，V2關(guān)斷，VD1先導(dǎo)通續(xù)流，t5時刻，V1才開通。6圖4－6單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形a)ttOOONV1或V2通時，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；VD1或VD2通時，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋，即負(fù)載電感將其吸收的無功能量反饋回直流側(cè)。ONb)ttOOoUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2反饋回的能量暫時儲存在直流側(cè)電容器中，直流側(cè)電容器起著緩沖這種無功能量的作用。因?yàn)槎O管VD1、VD2是負(fù)載向直流側(cè)反饋能量的通道，所以稱為反饋二極管,它又起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，又稱續(xù)流二極管。分析電容和二極管作用7V1或V2通時，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；ON優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，使用器件少。缺點(diǎn)：輸出交流電壓幅值為Ud/2，且直流側(cè)需兩電容器串聯(lián)，要控制兩者電壓均衡。應(yīng)用：用于幾kW以下的小功率逆變電源。單相全橋、三相橋式都可看成若干個半橋逆變電路的組合。8優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，使用器件少。82)全橋逆變電路共四個橋臂，可看成兩個半橋電路組合而成。兩對橋臂交替導(dǎo)通180°輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高出一倍。圖4-7單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式阻感負(fù)載時，還可采用移相的方式來調(diào)節(jié)輸出電壓－移相調(diào)壓。移相調(diào)壓實(shí)際上就是調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖的寬度。tOtOtOtOtOb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo92)全橋逆變電路共四個橋臂，可看成兩個半橋電路組合而成。圖單相全橋逆變電路中，各IGBT的柵極信號仍為180°正偏，180°反偏，并且V1和V2的柵極信號互補(bǔ)，V3和V4的柵極信號互補(bǔ)。V3的柵極信號比V1落后q（0＜q＜180°）。V3、V4的柵極信號分別比V2、V1的前移180°－q。tOtOtOtOtOb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo輸出電壓uo不再是正負(fù)各為180°的脈沖，而是正負(fù)各為的脈沖。改變就可調(diào)節(jié)輸出電壓。10單相全橋逆變電路中，各IGBT的柵極信號仍為180°正偏，設(shè)t1時刻前V1和V4導(dǎo)通，輸出電壓uo為Ud，t1時刻V3和V4柵極信號反向，V4截止，但感性負(fù)載中的電流io不能突變，V3不能立刻導(dǎo)通，VD3導(dǎo)通續(xù)流。因?yàn)閂1和VD3同時導(dǎo)通，所以輸出電壓為零。t2時刻V1和V2柵極信號反向，V1截止，V2不能立刻導(dǎo)通，VD2導(dǎo)通續(xù)流，和VD3構(gòu)成電流通道，輸出電壓為-Ud。t3時刻V3和V4柵極信號再次反向，V3截止，而V4不能立刻導(dǎo)通，VD4導(dǎo)通續(xù)流，uo再次為零。純電阻負(fù)載時，也可以得到相同的結(jié)果，只是VD1~VD4不再導(dǎo)通，不起續(xù)流作用。在uo為零的期間，4個橋臂均導(dǎo)通，負(fù)載也沒有電流。tOtOtOtOtOb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouoV1V4V1VD3VD2VD3V2V3V2VD4VD1VD4V1V411設(shè)t1時刻前V1和V4導(dǎo)通，輸出電壓uo為Ud，t1時刻V4.2.2三相電壓型逆變電路三個半橋單元可組合成一個三相逆變電路應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路圖4-9三相電壓型橋式逆變電路N和N,一般不連在一起，否則輸出波形變化很大。N,為假想中點(diǎn)，相當(dāng)于地點(diǎn)。124.2.2三相電壓型逆變電路三個半橋單元可組合成一個三相基本工作方式——180°導(dǎo)電方式tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUN'uUNuUViUiduVN'uWN'uNN'UdUd2Ud3Ud62Ud3每橋臂按180°方波控制，同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度依次相差120°。任一瞬間有三個橋臂同時導(dǎo)通。每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流。13基本工作方式——180°導(dǎo)電方式tOtOtOtOtOtOtO波形分析負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N'的電壓：U相，1通，uUN'=Ud/2，4通，uUN'=-Ud/2圖4-10電壓型三相橋式逆變電路的工作波形tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUN'uUNuUViUiduVN'uWN'uNN'UdUd2Ud3Ud62Ud3負(fù)載線電壓14波形分析負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N'的電壓：U相，1通，uUN'=tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUN'uUNuUViUiduVN'uWN'uNN'UdUd2Ud3Ud62Ud3負(fù)載相電壓負(fù)載中點(diǎn)和電源中點(diǎn)間電壓15tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)負(fù)載三相對稱時有uUN+uVN+uWN=0，于是uNN’也是矩形波，但其頻率為uUN’頻率的3倍，幅值為其1/3，即為Ud/6。

由上式得到uUN

的波形，uVN和uWN的波形形狀和uUN相同，均為6拍階梯波，幅度為±2Ud/3，僅相位依次相差120°負(fù)載已知時，可由uUN波形求出iU波形。tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUN'uUNuUViUiduVN'uWN'uNN'UdUd2Ud3Ud62Ud316負(fù)載三相對稱時有uUN+uVN+uWN=0，于是uNN’也橋臂1、3、5的電流相加可得直流側(cè)電流id的波形，id每60°脈動一次，直流電壓基本無脈動，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動的，這是電壓型逆變電路的一個特點(diǎn)。防止同一相上下兩橋臂的開關(guān)器件同時導(dǎo)通而引起直流側(cè)電源短路，應(yīng)采取“先斷后通”17橋臂1、3、5的電流相加可得直流側(cè)電流id的波形，id每604.3電流型逆變電路直流電源為電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。圖4-9電流型三相橋式逆變電路一般在逆變電路直流側(cè)串聯(lián)一個大電感，因?yàn)榇箅姼兄械碾娏髅}動很小，因此可近似看成直流電流源。電流型逆變電路主要特點(diǎn)

(1)

直流側(cè)串大電感，電流基本無脈動，相當(dāng)于電流源直流回路相當(dāng)于高阻抗。184.3電流型逆變電路直流電源為電流源的逆變電路稱為電流型

(2)

電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，交流輸出電流為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)。輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同。(3)當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，因?yàn)榉答仧o功能量時直流電流并不反向，因此不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。19(2)

電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，第4章逆變電路?小結(jié)基本的逆變電路的結(jié)構(gòu)及其工作原理換流方式分類及其特點(diǎn)電壓型逆變電路的特點(diǎn)單相電壓型逆變電路（1）半橋逆變電路拓?fù)湫问郊捌涔ぷ髟黹_關(guān)管的控制方式，輸出電壓波形及輸出交流電壓有效值如何改變（2）全橋逆變電路拓?fù)湫问郊捌涔ぷ髟黹_關(guān)管的控制方式，輸出電壓波形有效值如何改變，掌握移相調(diào)壓控制方法。三相電壓型逆變電路形式及其工作原理電流型逆變電路的特點(diǎn)20第4章逆變電路?小結(jié)基本的逆變電路4.2電壓型逆變電路1）逆變電路的分類——根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同電壓型逆變電路——又稱為電壓源型逆變電路VoltageSourceInverter-VSI直流側(cè)是電壓源電流型逆變電路——又稱為電流源型逆變電路CurrentSourceInverter-CSI直流側(cè)是電流源214.2電壓型逆變電路1）逆變電路的分類——根據(jù)直流2）電壓型逆變電路的特點(diǎn)圖4-6電壓型全橋逆變電路(1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動。(2)交流側(cè)輸出電壓為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)；交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗不同而不同。(3)阻感負(fù)載時需提供無功功率。直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管,構(gòu)成逆導(dǎo)開關(guān)。222）電壓型逆變電路的特點(diǎn)圖4-6電壓型全橋逆變電路(1)直4.2電壓型逆變電路

4.2.1單相電壓型逆變電路

4.2.2三相電壓型逆變電路234.2電壓型逆變電路34.2.1單相電壓型逆變電路1）半橋逆變電路重點(diǎn)掌握：（1）電路的拓?fù)湫问剑ìF(xiàn)多用全控型器件）（2）開關(guān)管的控制方式，輸出電壓波形及輸出交流電壓有效值如何改變？b)244.2.1單相電壓型逆變電路1）半橋逆變電路重點(diǎn)掌握：b180°方波控制（兩開關(guān)管互補(bǔ)通斷）輸出電壓為正負(fù)對稱180°方波，幅度為±Ud/2，通過改變直流側(cè)來調(diào)節(jié)輸出交流電壓有效值大小。工作原理V1和V2柵極信號在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，兩者互補(bǔ)，輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2。a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD225180°方波控制（兩開關(guān)管互補(bǔ)通斷）輸出電壓為正負(fù)對稱180圖4－6單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2設(shè)t2時刻以前V1為通態(tài)，V2為斷態(tài)。t2時刻給V1關(guān)斷信號，給V2開通信號，則V1關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t3時刻io降為零時，VD2截止，V2開通，io開始反向。同樣，在t4時刻給V2關(guān)斷信號，給V1開通信號后，V2關(guān)斷，VD1先導(dǎo)通續(xù)流，t5時刻，V1才開通。26圖4－6單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形a)ttOOONV1或V2通時，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；VD1或VD2通時，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋，即負(fù)載電感將其吸收的無功能量反饋回直流側(cè)。ONb)ttOOoUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2反饋回的能量暫時儲存在直流側(cè)電容器中，直流側(cè)電容器起著緩沖這種無功能量的作用。因?yàn)槎O管VD1、VD2是負(fù)載向直流側(cè)反饋能量的通道，所以稱為反饋二極管,它又起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，又稱續(xù)流二極管。分析電容和二極管作用27V1或V2通時，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；ON優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，使用器件少。缺點(diǎn)：輸出交流電壓幅值為Ud/2，且直流側(cè)需兩電容器串聯(lián)，要控制兩者電壓均衡。應(yīng)用：用于幾kW以下的小功率逆變電源。單相全橋、三相橋式都可看成若干個半橋逆變電路的組合。28優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，使用器件少。82)全橋逆變電路共四個橋臂，可看成兩個半橋電路組合而成。兩對橋臂交替導(dǎo)通180°輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高出一倍。圖4-7單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式阻感負(fù)載時，還可采用移相的方式來調(diào)節(jié)輸出電壓－移相調(diào)壓。移相調(diào)壓實(shí)際上就是調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖的寬度。tOtOtOtOtOb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo292)全橋逆變電路共四個橋臂，可看成兩個半橋電路組合而成。圖單相全橋逆變電路中，各IGBT的柵極信號仍為180°正偏，180°反偏，并且V1和V2的柵極信號互補(bǔ)，V3和V4的柵極信號互補(bǔ)。V3的柵極信號比V1落后q（0＜q＜180°）。V3、V4的柵極信號分別比V2、V1的前移180°－q。tOtOtOtOtOb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo輸出電壓uo不再是正負(fù)各為180°的脈沖，而是正負(fù)各為的脈沖。改變就可調(diào)節(jié)輸出電壓。30單相全橋逆變電路中，各IGBT的柵極信號仍為180°正偏，設(shè)t1時刻前V1和V4導(dǎo)通，輸出電壓uo為Ud，t1時刻V3和V4柵極信號反向，V4截止，但感性負(fù)載中的電流io不能突變，V3不能立刻導(dǎo)通，VD3導(dǎo)通續(xù)流。因?yàn)閂1和VD3同時導(dǎo)通，所以輸出電壓為零。t2時刻V1和V2柵極信號反向，V1截止，V2不能立刻導(dǎo)通，VD2導(dǎo)通續(xù)流，和VD3構(gòu)成電流通道，輸出電壓為-Ud。t3時刻V3和V4柵極信號再次反向，V3截止，而V4不能立刻導(dǎo)通，VD4導(dǎo)通續(xù)流，uo再次為零。純電阻負(fù)載時，也可以得到相同的結(jié)果，只是VD1~VD4不再導(dǎo)通，不起續(xù)流作用。在uo為零的期間，4個橋臂均導(dǎo)通，負(fù)載也沒有電流。tOtOtOtOtOb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouoV1V4V1VD3VD2VD3V2V3V2VD4VD1VD4V1V431設(shè)t1時刻前V1和V4導(dǎo)通，輸出電壓uo為Ud，t1時刻V4.2.2三相電壓型逆變電路三個半橋單元可組合成一個三相逆變電路應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路圖4-9三相電壓型橋式逆變電路N和N,一般不連在一起，否則輸出波形變化很大。N,為假想中點(diǎn)，相當(dāng)于地點(diǎn)。324.2.2三相電壓型逆變電路三個半橋單元可組合成一個三相基本工作方式——180°導(dǎo)電方式tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUN'uUNuUViUiduVN'uWN'uNN'UdUd2Ud3Ud62Ud3每橋臂按180°方波控制，同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度依次相差120°。任一瞬間有三個橋臂同時導(dǎo)通。每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流。33基本工作方式——180°導(dǎo)電方式tOtOtOtOtOtOtO波形分析負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N'的電壓：U相，1通，uUN'=Ud/2，4通，uUN'=-Ud/2圖4-10電壓型三相橋式逆變電路的工作波形tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUN'uUNuUViUiduVN'uWN'uNN'UdUd2Ud3Ud62Ud3負(fù)載線電壓34波形分析負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N'的電壓：U相，1通，uUN'=tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUN'uUNuUViUiduVN'uWN'uNN'UdUd2Ud3Ud62Ud3負(fù)載相電壓負(fù)載中點(diǎn)和電源中點(diǎn)間電壓35tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)負(fù)載三相對稱時有uUN+uVN+uWN=0，于是uNN’也是矩形波，但其頻率為uUN’頻率的3倍，幅值為其1/3，即為Ud/6。

由上式得到uUN

的波形，uVN和uWN的波形形狀和uUN相同，均為6拍階梯波，幅度為±2Ud/3，僅相位依次相差120°負(fù)載已知時，可由uUN波形求出iU波形。tOtO