1、第5章 直流/交流的變換-無源逆變電路,5.1 概述 5.2 換流方式 5.3 負(fù)載換流逆變電路 5.4 電壓型逆變電路 5.5 電流型逆變電路 5.6 多重逆變電路和多電平逆變電路 本章小結(jié),逆變的概念 逆變與整流相對應(yīng)，直流電變成交流電。 交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變。 交流側(cè)接負(fù)載，為無源逆變。 無源逆變主要應(yīng)用 各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池等。 交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。,在整流和有源逆變電路中，工作狀態(tài)的晶閘管處于交流電壓作用下，其關(guān)斷是靠所承受的電壓自動地降到零或靠別的晶閘管導(dǎo)通而引入電網(wǎng)的負(fù)電壓來完成的。而在無源

2、逆變電路中，晶閘管處于直流電壓作用下，若不采取措施是無法關(guān)斷的。所以說，整流與有源逆變電路的主要矛盾是觸發(fā)導(dǎo)通，而無源逆變電路的主要矛盾則是實現(xiàn)關(guān)斷。,本章講述無源逆變,逆變電路根據(jù)不同的分類方法主要有如下幾種：,（1）根據(jù)逆變器所用電力電子器件和換流方式不同，可分為：器件換流，電網(wǎng)換流，負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流四種。器件換流只適用于全控型器件，即有自關(guān)斷能力的器件。如IGBT、電力MOSFET、GTR等。其余三種方式主要是針對晶閘管而言的。,（2）根據(jù)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)的不同可分為半橋逆變器，全橋逆變器，二電平、三電平、多電平逆變器。,（3）根據(jù)逆變器直流側(cè)電源的性質(zhì)不同分為電壓型和電流型兩大類。

3、為了使直流電源的電壓恒定，采用大電容作為儲能和濾波元件的逆變器，稱為電壓型逆變器（Voltage Source Inverter, VSI）；為了使直流電源的電流恒定，采用大電感作為儲能和濾波元件的逆變器，稱為電流型逆變器（Current Source Inverter, CSI）。,如何實現(xiàn)逆變？,單相橋式整流,u2正半周， VT1和VT4通,u2負(fù)半周， VT2和VT3通,整流,如何實現(xiàn)逆變？,以單相橋式逆變電路為例說明最基本的工作原理,逆變電路的基本工作原理,S1S4是橋式電路的4個臂，由電力電子器件及輔助電路組成。,S1、S4閉合，S2、S3斷開時，負(fù)載電壓uo為正。 S1、S4斷開，

4、S2、S3閉合時，負(fù)載電壓uo為負(fù)。,逆變電路最基本的工作原理 改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率。,逆變電路及其波形舉例,電阻負(fù)載時，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同。,阻感負(fù)載時，io相位滯后于uo，波形也不同。,5.2 換流方式分類,換流電流從一個支路向另一個支路轉(zhuǎn)移的過程，也稱為換相。,開通：適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動信號就可使器件開通。 關(guān)斷： 全控型器件可通過門極關(guān)斷。 半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷。 一般在晶閘管電流過零后施加一定時間反壓，才能關(guān)斷。 研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。,1) 器件換流（Device Commutation） 利用全控型器件的

5、自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。 在采用IGBT 、電力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。,2) 電網(wǎng)換流（Line Commutation） 電網(wǎng)提供換流電壓的換流方式。 將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān)斷。不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒有交流電網(wǎng)的無源逆變電路。,3）負(fù)載換流（Load Commutation）,由負(fù)載提供換流電壓的換流方式。 負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場合，都可實現(xiàn)負(fù)載換流。,負(fù)載電流相位超前于負(fù)載電壓的場合 負(fù)載為電容性負(fù)載時 負(fù)載為同步電動機(jī)時,實現(xiàn)負(fù)載換流,圖5-3 負(fù)載換流電路,如圖是基本的負(fù)載換流電路，4

6、個橋臂均由晶閘管組成。 整個負(fù)載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性。 直流側(cè)串電感，工作過程可認(rèn)為id 基本沒有脈動。 負(fù)載兩端電壓經(jīng)電容濾去高次諧波后，uo接近正弦波。,w,t,w,t,w,t,w,t,O,O,O,O,i,i,t,1,u,o,u,o,i,o,i,o,u,VT,i,VT,1,i,VT,4,i,VT,2,i,VT,3,u,VT,1,u,VT,4,T1時刻前：VT1、VT4為通態(tài)，VT2、VT3為斷態(tài)，uo、io均為正，VT2、VT3上施加的電壓即為uo t1時刻觸發(fā)VT2、VT3使其開通，uo通過VT2、VT3本別加到VT4、VT1上使其承受反向電壓而關(guān)斷，電流從VT1、VT4換到

7、VT3、VT2 觸發(fā)VT2、VT3時刻， t1必須在uo過零前并留有足夠裕量，才能使換流順利完成,電流超前電壓一個角度，且,(w為逆變器工作角頻率）,4)強(qiáng)迫換流（Forced Commutation）,設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反壓或反電流的換流方式稱為強(qiáng)迫換流。 通常利用附加電容上所儲存的能量來實現(xiàn)，因此也稱為電容換流。 分類,直接耦合式強(qiáng)迫換流,VT1導(dǎo)通，C充電左（）右（+），為換流做準(zhǔn)備； VT2導(dǎo)通，C上電壓反向加至VT1，換流，C反向充電。,也叫電壓換流。,電感耦合式強(qiáng)迫換流,通過換流電路內(nèi)電容和電感的耦合提供換流電壓或換流電流,電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖,圖5-

8、4a中晶閘管在LC振蕩第一個半周期內(nèi)關(guān)斷 圖5-4b中晶閘管在LC振蕩第二個半周期內(nèi)關(guān)斷,圖a中，接通S后，LC振蕩電流將反向流過VT，與VT的負(fù)載電流相減，直到VT的合成正向電流減至零后，再流過二極管VD。,圖b中，接通S后，LC振蕩電流先正向流過VT并和VT中原有的負(fù)載電流疊加，經(jīng)過半個振蕩周期 振蕩電流反向流過VT，直到VT的合成正向電流減至零后，再流過二極管VD。,給晶閘管加上反向電壓而使其關(guān)斷的換流,電壓換流,電流換流,先使晶閘管電流減為零，然后通過反并聯(lián)二極管使其加 反向電壓的換流,器件換流 只適用于全控型器件 電網(wǎng)換流 負(fù)載換流 針對晶閘管 強(qiáng)迫換流,換流方式總結(jié)：,器件換流 強(qiáng)

9、迫換流,因器件或變流器自身原因引起換流,自換流,電網(wǎng)換流 負(fù)載換流,借助于外部手段（電網(wǎng)電壓或負(fù)載電壓）換流,外部換流,自換流逆變電路 采用自換流方式逆變的電路 外部換流逆變電路 采用外部換流方式逆變的電路 熄滅 當(dāng)電流不是從一個支路向另一個支路轉(zhuǎn)移，而是在支路內(nèi)部終止流通而變?yōu)榱?5.3 負(fù)載換流逆變電路,由于負(fù)載換流，通常是利用負(fù)載與換流電容構(gòu)成RLC回路，當(dāng)電路滿足諧振條件時，這類逆變電路稱為負(fù)載諧振式逆變電路，或簡稱諧振式逆變器。,根據(jù)換流電容和負(fù)載的連接方式不同可分為： 并聯(lián)諧振式逆變器 串聯(lián)諧振式逆變器兩種。,5.3.1 并聯(lián)諧振式逆變器,這種逆變器的換流電容和負(fù)載并聯(lián)，構(gòu)成并聯(lián)式

10、諧振逆變器。,圖5.5 并聯(lián)逆變器的主電路,單相電流型逆變電路（負(fù)載換流型）,1) 電路原理,圖55 單相橋式電流型 （并聯(lián)諧振式）逆變電路,由四個橋臂構(gòu)成，每個橋臂的晶閘管各串聯(lián)一個電抗器，用來限制晶閘管開通時的di/dt。 工作方式為負(fù)載換相。 電容C和L 、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。 輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波。,并聯(lián)逆變器的換流過程,5.3.2 串聯(lián)諧振式逆變器,這種逆變器的換向電容和負(fù)載（電感線圈L）串聯(lián)利用負(fù)載回路串聯(lián)諧振的原理進(jìn)行換流，故稱之為串聯(lián)諧振式逆變器（簡稱串聯(lián)逆變器）,圖5.7 串聯(lián)逆變器的主電路,諧振式電路的主要特點：,（1）逆變電路輸

11、出波形為方波。并聯(lián)諧振式逆變器由恒流源供電，輸出電流為方波；而串聯(lián)諧振式逆變器由恒壓源供電，輸出電壓為方波。 （2）將逆變頻率調(diào)諧在負(fù)載諧振頻率附近，可獲得正弦的輸出電壓或電流。并聯(lián)式逆變器，負(fù)載的電壓波形接近正弦波；而串聯(lián)式逆變器，負(fù)載的電流波形接近正弦波。因此都無需通過低通濾波器來消除低次諧波。 （3）因為利用了負(fù)載的諧振特點，電流中的元器件要承受很大的電壓或電流，特別是功率開關(guān)器件會因此而承受很大的器件應(yīng)力。這是諧振式逆變器的一大缺點。,5.4 電壓型逆變電路,逆變電路的分類 根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同,5.4 電壓型逆變電路,電壓型逆變電路的特點,圖5-10 電壓型全橋逆變電路,(1)直

12、流側(cè)為電壓源或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于一個電壓源。直流側(cè)電壓恒定，基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。 (2)由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且和負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。 (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)電容起緩沖無功能量的作用。逆變橋各橋臂反并聯(lián)二極管為交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量提供通道。,5.4 電壓型逆變電路,5.4.1 單相電壓型逆變電路 5.4.2 三相電壓型逆變電路,5.4.1 單相電壓型逆變電路,1）半橋逆變電路,u,圖510 單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形,a),b),半橋逆變電路有兩個橋臂，

13、每個橋臂有一個可控器件和一個反并聯(lián)二極管組成。 在直流側(cè)接有兩個相互串聯(lián)的足夠大的電容，兩個電容的聯(lián)結(jié)點是直流電源的中點。 負(fù)載聯(lián)結(jié)在直流電源中點和兩個橋臂聯(lián)結(jié)點之間。 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，輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2。 VD1、VD2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。,u,圖510 單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形,a),b),工作原理 t2時刻以前V1通，V2斷 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io不能立即改變方向，于是VD2導(dǎo)通續(xù)流。 t3時刻io降為零時，VD2截止，V

14、2開通，io開始反向。 t4時刻給V2關(guān)斷信號，給V1開通信號，V2關(guān)斷，VD1先導(dǎo)通續(xù)流，t5時刻V1才開通。,V1或V2通時，負(fù)載電流io和電壓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，負(fù)載電感中貯藏的能量向直流側(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)。直流側(cè)電容起緩沖無功能量作用。,半橋逆變電路的優(yōu)點： 電路簡單，使用器件少。 缺點： 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。,可控器件是不具有門極可關(guān)斷能力的晶閘管時，須附加

15、強(qiáng)迫換流電路才能正常工作。,2) 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。 輸出電壓合電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高出一倍。 改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓Ud來實現(xiàn)。,圖5-11 單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式,2全橋逆變電路,圖5-11 全橋逆變電路,單相逆變電路中應(yīng)用最多,單相電壓型逆變電路,兩個半橋電路的組合,a,b,阻感負(fù)載時，還可采用移相得方式來調(diào)節(jié)輸出電壓移相調(diào)壓。,V3的基極信號比V1落后q （0 q 180 ）。V3、V4的柵極信號分別比V2、V1的前移180q。輸出電壓是正負(fù)各為q的脈沖。 改變q就可調(diào)節(jié)輸出電壓。,

16、圖5-11 單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式,3） 帶中心抽頭變壓器的逆變電路,圖5-13 帶中心抽頭變壓器的逆變電路,Ud和負(fù)載參數(shù)相同，變壓器匝比為1：1：時，uo和io波 形及幅值與全橋逆變電路完全相同。 與全橋電路的比較： 比全橋電路少用一半開關(guān)器件。 器件承受的電壓為2Ud，比全橋電路高 一倍。 必須有一個變壓器 。,交替驅(qū)動兩個IGBT，經(jīng)變壓器耦合給負(fù)載加上矩形波交流電壓。 兩個二極管的作用也是提供無功能量的反饋通道。,5.4.2 三相電壓型逆變電路,三個單相逆變電路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5-14 三相電壓型橋式逆變電路,180導(dǎo)電型： 開關(guān)元件

17、每隔60電角度按標(biāo)號1、2、3、4、5、6的次序?qū)ǎ總€元件導(dǎo)通180就關(guān)斷，即同一支臂的兩個元件一個導(dǎo)通，另一個關(guān)斷，經(jīng)過360完成輸出電壓波形的一個周期。,120導(dǎo)電型： 開關(guān)元件每隔60電角度按標(biāo)號1、2、3、4、5、6的次序?qū)?，每個元件導(dǎo)通120就關(guān)斷，即上橋臂的一個元件導(dǎo)通，下橋臂也有一個導(dǎo)通，經(jīng)過360完成輸出電壓波形的一個周期。,5.4.2 三相電壓型方波逆變電路,基本工作方式180導(dǎo)電方式,圖5-14 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形,每橋臂導(dǎo)電180，同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度差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

18、，也稱為縱向換流。,當(dāng)負(fù)載為星型接法時，相電壓波形為六階梯波，所以又叫六階梯波電壓型逆變電路。,V1V6觸發(fā)控制信號的波形,5.4.2 三相電壓型逆變電路,波形分析,負(fù)載各相到電源中點N的電壓：U相，1通，uUN=Ud/2，4通，uUN=-Ud/2。 負(fù)載線電壓 負(fù)載相電壓,圖5-14 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形,負(fù)載中點和電源中點間電壓 負(fù)載三相對稱時有uUN+uVN+uWN=0，于是 負(fù)載已知時，可由uUN波形求出iU波形。 一相上下兩橋臂間的換流過程和半橋電路相似。 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)

19、傳送的功率是脈動的，電壓型逆變電路的一個特點。 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” 數(shù)量分析見教材。,180 導(dǎo)通型三相逆變器的輸出波形 相電壓波形 線電壓波形,180 導(dǎo)通型三相逆變器的參數(shù) 相電壓表達(dá)式 線電壓表達(dá)式,180 導(dǎo)通型三相逆變器的參數(shù)（續(xù)） 相電壓有效值 線電壓有效值,120 導(dǎo)通型三相逆變器,由于逆變是整流的逆過程，因此也可模仿整流的控制規(guī)律控制開關(guān)元件的開斷來實現(xiàn)逆變。 三相橋的6個元件按照三相橋式整流的規(guī)律，每個時刻有2個元件導(dǎo)通，上橋臂和下橋臂各一個。,120 導(dǎo)通型三相逆變器的輸出波形 相電壓波形 線電壓波形,180 導(dǎo)通

20、方式和120導(dǎo)通方式的比較： 120方式上下兩管間有60的間隙，對換流有利，但是管子的利用率低，且若采用星形接法，則始終有一相斷開，在換流時會引起較高的感應(yīng)電勢，而180方式無論在三角形還是星形接法時，正常工作都不會產(chǎn)生過電壓，故180方式應(yīng)用較為普遍。,電流型逆變電路主要特點 (1)直流側(cè)串大電感，電流基本無脈動，相當(dāng)于電流源。,5.5 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5-16 電流型三相橋式逆變電路,(2)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。,5.5 電流型逆變電路,圖5-16 電流型三相橋式逆變電路,(3)直流側(cè)電

21、感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。 （Ud一般由橋式整流電路提供，電流是不能反向的。） 電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多。 換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流。,5.5.1 單相電流型逆變電路,1) 電路原理,圖512 單相橋式電流型 （并聯(lián)諧振式）逆變電路,由四個橋臂構(gòu)成，每個橋臂的晶閘管各串聯(lián)一個電抗器，用來限制晶閘管開通時的di/dt。 工作方式為負(fù)載換相。 電容C和L 、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。 輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波。,圖513并聯(lián)諧振式逆變 電路工作波形,2) 工作分析,一個周期內(nèi)有兩個導(dǎo)通階段和兩個換流階段。,t1

22、t2：VT1和VT4穩(wěn)定導(dǎo)通階段，i=Id，t2時刻前在C上建立了左正右負(fù)的電壓。 t2t4：t2時觸發(fā)VT2和VT3開通，進(jìn)入換流階段。 LT使VT1、VT4不能立刻關(guān)斷，電流有一個減小過程。VT2、VT3電流有一個增大過程。 4個晶閘管全部導(dǎo)通，負(fù)載電容電壓經(jīng)兩個并聯(lián)的放電回路同時放電。 LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一個經(jīng)LT2、VT2、VT4、LT4到C。,t=t4時，VT1、VT4電流減至零而關(guān)斷，換流階段結(jié)束。 t4t2= tg 稱為換流時間。 保證晶閘管的可靠關(guān)斷 晶閘管需一段時間才能恢復(fù)正向阻斷能力，換流結(jié)束后還要使VT1、VT4承受一段反壓時間tb。 tb= t5-

23、t4應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時間tq。 。,io在t3時刻，即iVT1=iVT2時刻過零，t3時刻大體位于t2和t4的中點。,圖513并聯(lián)諧振式逆變 電路工作波形,為保證可靠換流應(yīng)在uo過零前td= t5- t2時刻觸發(fā)VT2、VT3 。. td 為觸發(fā)引前時間 (5-16) io超前于uo的時間 (5-17) 表示為電角度 (5-18) w為電路工作角頻率；g、b分別是tg、tb對應(yīng)的電角度。 忽略換流過程，io可近似成矩形波，展開成傅里葉級數(shù) (5-19) 基波電流有效值 (5-20) 負(fù)載電壓有效值Uo和直流電壓Ud的關(guān)系（忽略Ld的損 耗，忽略晶閘管壓降） (5-21),實際工作過程中，感應(yīng)

24、線圈參數(shù)隨時間變化，必須使工作頻率適應(yīng)負(fù)載的變化而自動調(diào)整，這種控制方式稱為自勵方式。 固定工作頻率的控制方式稱為他勵方式。 自勵方式存在起動問題，解決方法： 先用他勵方式，系統(tǒng)開始工作后再轉(zhuǎn)入自勵方式。 附加預(yù)充電起動電路。,5.5.2 三相電流型逆變電路,1) 電路分析 基本工作方式是120導(dǎo)電方式每個臂一周期內(nèi)導(dǎo)電120，每個時刻上下橋臂組各有一個臂導(dǎo)通，換流方式為橫向換流。,2) 波形分析 輸出電流波形和負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，正負(fù)脈沖各120的矩形波。 輸出電流和三相橋整流帶大電感負(fù)載時的交流電流波形相同，諧波分析表達(dá)式也相同。 輸出線電壓波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，大體為正弦波。 輸出交流電流的基波

25、有效值。,串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路,圖5-15 串聯(lián)二極管式 晶閘管逆變電路,主要用于中大功率交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。 是電流型三相橋式逆變電路。 各橋臂的晶閘管和二極管串聯(lián)使用。 120導(dǎo)電工作方式，輸出波形和圖5-14的波形大體相同。 強(qiáng)迫換流方式，電容C1C6為換流電容。,圖5-16 換流過程各階段的電流路徑,換流過程分析 電容器所充電壓的規(guī)律： 對于共陽極晶閘管，它與導(dǎo)通晶閘管相連一端極性為正，另一端為負(fù)，不與導(dǎo)通晶閘管相連的電容器電壓為零。 等效換流電容概念： 分析從VT1向VT3換流時，圖516中的C13就是圖514中的C3與C5串聯(lián)后再與C1并聯(lián)的等效電容。,圖5-15 串聯(lián)二極管

26、式晶閘管逆變電路,分析從VT1向VT3換流的過程: 假設(shè)換流前VT1和VT2通，C13電壓UC0左正右負(fù)。如圖516a。 換流階段分為恒流放電和二極管換流兩個階段。 t1時刻觸發(fā)VT3導(dǎo)通，VT1被施以反壓而關(guān)斷。 Id從VT1換到VT3，C13通過VD1、U相負(fù)載、W相負(fù)載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電，放電電流恒為Id，故稱恒流放電階段。如圖516b。 uC13下降到零之前，VT1承受反壓，反壓時間大于tq就能保證關(guān)斷。,圖5-16 換流過程各階段的電流路徑 a) b）,-,+,U,V,W,-,+,U,V,W,VT,1,VT,2,VT,3,VD,1,VD,2,VD,3,C,13,I

27、,d,VT,1,VT,2,VT,3,VD,1,VD,2,VD,3,C,13,i,V,i,V,i,U,=,I,d,-,i,V,圖5-16 換流過程各階段的電流路徑 c) d）,t2時刻uC13降到零，之后C13反向充電。忽略負(fù)載電阻壓降，則二極管VD3導(dǎo)通，電流為iV，VD1電流為iU=Id-iV，VD1和VD3同時通，進(jìn)入二極管換流階段。 隨著C13電壓增高，充電電流漸小，iV漸大，t3時刻iU減到零，iV=Id，VD1承受反壓而關(guān)斷，二極管換流階段結(jié)束。 t3以后，VT2、VT3穩(wěn)定導(dǎo)通階段。,波形分析 電感負(fù)載時，uC13、iU、iV及uC1、uC3、uC5波形。 uC1的波形和uC13完

28、全相同，從UC0降為UC0 。 C3和C5是串聯(lián)后再和C1并聯(lián)的，電壓變化的幅度是C1的一半。 uC3從零變到-UC0，uC5從UC0變到零。 這些電壓恰好符合相隔120后從VT3到VT5換流時的要求。,實例： 無換向器電動機(jī) 電流型三相橋式逆變器驅(qū)動同步電動機(jī)，負(fù)載換流。 工作特性和調(diào)速方式和直流電動機(jī)相似，但無換向器，因此稱為無換向器電動機(jī)。,圖518 無換相器電動機(jī)的基本電路,BQ轉(zhuǎn)子位置檢測器，檢測磁極位置以決定什么時候給哪個晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖。,圖5-19 無換相器電動機(jī)電路工作波形,圖518 無換相器電動機(jī)的基本電路,5.6 多重逆變電路和多電平逆變電路,電壓型逆變電路輸出電壓是矩

29、形波， 電流型逆變電路輸出電流是矩形波，含有較多諧波。 多重逆變電路把幾個矩形波組合起來，接近正弦。 多電平逆變電路輸出較多電平，使輸出接近正弦。,5.6.1 多重逆變電路,多重逆變電路 電壓型、電流型都可多重化，以電壓型為例。,多重逆變電路有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種 串聯(lián)多重把幾個逆變電路的輸出串聯(lián)起來，多用于電壓型。 并聯(lián)多重把幾個逆變電路的輸出并聯(lián)起來，多用于電流型。,5.6.1 多重逆變電路,單相電壓型二重逆變電路 兩個單相全橋逆變電路組成，輸出通過變壓器T1和T2串聯(lián)起來。 輸出波形：兩個單相的輸出u1和u2是180矩形波。,圖5-21 二重逆變電路的工作波形,圖5-20 二重單相逆變

30、電路,u1和u2相位錯開j =60,其中的3次諧波就錯開了 360=180。 變壓器串聯(lián)合成后，3次諧波互相抵消，總輸出電壓中不含3次諧波。 uo波形是120矩形波，含6k1次諧波，3k次諧波都被抵消。,三相電壓型二重逆變電路的工作原理,圖5-22 三相電壓型二重逆變電路,由兩個三相橋式逆變電路構(gòu)成，輸出通過變壓器串聯(lián)合成。 兩個逆變電路均為180導(dǎo)通方式。 逆變橋II的相位逆變橋I滯后30。 T1為/ Y聯(lián)結(jié)，線電壓變比為 （一次和二次繞組匝數(shù)相等)。 T2一次側(cè)聯(lián)結(jié)，二次側(cè)兩繞組曲折星形接法，其二次電壓相對于一次電壓而言，比T1的接法超前30，以抵消逆變橋II比逆變橋I滯后的30。這樣，uU2和uU1的基波相位就相同。,由圖524可看出uUN比uU1接近正弦波。 具體數(shù)量關(guān)系見教材P147。 直流側(cè)電流每周期脈動12次，稱為12脈波逆變電路。 使m個三相橋逆變電路的相位依次錯開p/(3m)，連同合成輸出電壓并抵消上述相位差的變壓器，就可構(gòu)成6m的脈波逆變電路。,圖5-23 二次側(cè)基波電壓合成相量圖,圖5-24 三相電壓型二重逆變電路波形圖,5