电力电子技术无源逆变

无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-1第六章无源逆变电路无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-26.1无源逆变电路的原理及分类•无源逆变直流交流（向负载直接供电）•变频器–既能调压又能调频•无源逆变器–旋转变频器–静止变频器•交－交变频器•直－交变频器无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-3逆变器的基本类型•按结构分类–桥式–零式•按电网相数分类–单相–多相•按器件分类–半控型–全控型•按调制方法分类–SPWM–阶梯波•按导通的角度分类–180–120•按强迫换流的特点–谐振型–并联电容型等无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-4逆变器的基本类型（续）•按储能元件的性质分类–电压型逆变器–电流型逆变器无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-56.2单相电压型逆变电路•示意图•组成：–主电路–门控电路–控制电路无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-6•单相桥式逆变电路的原理（R负载）–主电路–波形图•输出电压（图b）•输出电流（图c）•直流输入电流（图d）无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-7•单相桥式逆变电路的原理（L负载）–主电路–波形图•输出电压（图b）•输出电流（图c）•直流输入电流（图d）无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-8•单相半桥GTO逆变电路及波形–主电路–波形图•输出电压（图b）•输出电流（图c）无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-96.3三相电压型桥式逆变电路•电路结构无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-10•根据各管导通时间分：–180导通型–120导通型•线电压由相电压相减得出BOAOABUUUCOBOBCUUUAOCOCAUUU无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-11•180导通型各阶段的等值电路及电压值无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-12•180导通型三相逆变器的输出波形相电压波形线电压波形无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-13•180导通型三相逆变器的参数–相电压表达式–线电压表达式...)11sin1117sin715sin51(sin2ttttUUdAO...)11sin1117sin715sin51(sin32ttttUUdAB无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-14•180导通型三相逆变器的参数（续）–相电压有效值–线电压有效值dddAOUUUU471.033223342122ddABUUU816.0)3(242无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-15•120导通型三相逆变器的输出波形相电压波形线电压波形无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-16•180导通方式和120导通方式的比较：–120方式上下两管间有60的间隙，对换流有利，但是管子的利用率低，且若采用星形接法，则始终有一相断开，在换流时会引起较高的感应电势，而180方式无论在三角形还是星形接法时，正常工作都不会产生过电压，故180方式应用较为普遍。无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-17•感性负载情况–负载电流滞后角小于60（a）A相电压波形（b）A相电流波形（c）T1的电流波形（d）D4的电流波形（e）直流输入电流无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-18•感性负载情况（续）–负载电流滞后角大于60无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-19•感性负载下逆变器中可能有三种电流：–功率电流它通过两个或三个逆变管，将能量从直流电源送到负载。–环路电流它在逆变器内部经过一个逆变管和一个反馈二极管，形成环流，但此环流不经过电源。–反馈电流它通过两个反馈二极管将负载的能量反馈到直流电源中去。无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-20•逆变器的能量反馈及电机的再生制动图电压型的能量反馈电流型的能量反馈无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-216.4电流型逆变电路•优点：–由于有大电感抑流，短路的危险性也比电压型逆变器小得多。电路对晶闸管关断时间（即晶闸管的快速性）的要求比电压型逆变器的要求低，电路相对电压型也比较简单，造价略低。无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-22•三相电流型逆变电路–主电路无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-23•波形图(a)相电流(b)线电流(c)PWM时的相电流无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-24•表达式–相电流–线电流...)11sin1117sin715sin51(sin32ttttIissssdA...)11sin1117sin715sin51(sin2ttttIissssdAB无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-25•理想情况下，相电流中：–基波电流的幅值为–基波电流有效值为–相电流的有效值为ddAmIII1.132)1(ddAIII78.06)1(ddAIII816.043212无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-266.5IGBT三相逆变电路和三电平逆变电路•IGBT三相逆变器电路图无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-27–六阶梯波时的电压、电流波形–PWM时的电压、电流波形无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-28•IGBT的选择–电压定额的选择额定电压=输入的AC电源电压×＋再生电压增加值＋浪涌电压简化公式：US：交流电源的峰值电压K1：电网电压波动系数，K11.15K2：直流中间回路有反馈时的泵升电压K21.2K3：必要的电压安全系数，K31.3～1.53212KKKUUSCE22无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-29–电流定额的选择cos:电动机的功率因数U:交流电源相电压有效值K4:电流的安全系数，取K4=2K5:电流脉动率，取K5=1.254323cos10KKUPILMC无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-30•三点式（三电平）逆变电路示意图无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-31•三点式（三电平）逆变电路的A相电路(a)Holtz电路(b)Nabae电路无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-32•三点式逆变器的输出电压波形–逆变器的相电压波形(a)方波输出(b)PWM方式输出无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-33–三点式逆变电路在不同控制角时的负载相电压波形无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-34•逆变器相位移调压原理6.6逆变电路的相位位移及多重化技术无源逆变Feb,2004北京交通大学电气工程学院6-35•逆变器相位移调压输出波形