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——AC并非一定是正弦波形序:1、正弦波逆变、方波逆变——AC并非一定是正弦波形————本章主要学习“方波逆变”————逆变电路的输出波形为方波形状方波逆变的基本原理方波逆变的基本原理————所有高频所有高频PWMPWM逆变电路的基础逆变电路的基础序:1、正弦波逆变、方波逆变方波逆变的基本原理方波逆变的基本原理————所有高频所有高频PWMPWM逆变电路的基础逆变电路的基础——AC并非一定是正弦波形序:1、正弦波逆变、方波逆变———第7章将要学习“正弦波逆变”——SPWMSPWM逆变电路的输出波形为正弦波形状？？？有源电力滤波器APF2、有源逆变与无源逆变有源逆变——逆变输出的交流电能馈送给交流电源（如电网）序:1、正弦波逆变、方波逆变无源逆变——逆变输出的交流电能供给交流用电负载必须保证AC输出与AC电源具有相同的频率和相位！有源逆变不止有晶闸管相控方式，还有SPWM逆变并网发电…逆变输出AC的频率（相位）不必与AC电源相同，而应根据用电负载的要求来定，甚至是可变的。2、有源逆变与无源逆变序:1、正弦波逆变、方波逆变★有源逆变的主要应用：①电力机车回馈制动——当（直流）电力机车下坡行驶或制动停车时，……①电力机车回馈制动——当（直流）电力机车下坡行驶或制动停车时，……不仅能将机车位能或动能转换为电能反馈回电网，而且又能产生所需的制动力矩。若直流电动机再生制动的能量是回馈给DC源的，不是逆变!②直流输电终端换能站——须将高压直流逆变成工频交流并入当地电网。③新能源发电并网——典型代表：光伏发电、风力发电★无源逆变的主要应用：（1）恒压恒频（CVCF）电源①蓄电池、太阳能电池等DC源需要向AC负载供电的场合。如：UPS——银行、证劵交易所、通讯等机要部门需要不间断供电UPS中储能蓄电池的作用；UPS中储能蓄电池的作用；充电储能——AC-DC整流放电释能——DC-AC逆变光伏逆变器——将太阳能电池的输出逆变为满足负载要求的AC②高质量供电要求的场合。如：航空航天领域的机载电源（400Hz）虽然也用50Hz工频交流供电，但对AC电源的电压/频率的稳定性、电压波形畸变率、抗干扰能力等方面要求很高（明显优于市电）。这就需要AC-DC-AC变换。★无源逆变的主要应用：（2）变压变频（VVVF）电源——交流电动机的变频调速无源逆变经常与变频的概念联系在一起。变频——把固定频率的AC电能变换成另一频率或者可调频率的AC电能。实现AC变频的两种基本方式：实现AC变频的两种基本方式：交-交变频（AC-AC）——直接变频——将在后面6.3中学习——采用低频相控方式——性能不佳——逐渐被淘汰！交-直-交变频（AC-DC-AC）——间接变频——存在中间直流环节——采用高频PWM方式——性能好——主流技术产品！在AC-DC-AC间接变频中，核心变换级是后级DC-AC，属于无源逆变。因此，无源逆变是变频器的关键技术环节，其控制及性能指标基本上决定了整个变频器系统的性能指标。★无源逆变的主要应用：（3）（高频）开关电源——高性能、高效率、高功率密度（除特殊用途外）开关电源的容量较小，但是应用广泛、数量庞大！采用高频PWM技术，不仅体积小、重量轻，而且快速性等性能指标好。开关电源采用AC-DC-AC-DC变换器结构（组合变换），其中的开关电源采用AC-DC-AC-DC变换器结构（组合变换），其中的DC-AC即为无源逆变——通常是高频方波逆变——是整个开关电源中的核心变换级和关键技术环节。（4）感应加热电源（中频、高频）在感应线圈中通以中频或高频AC电流——产生交变磁通——在交变磁场作用下，金属加热工件中产生涡流与磁滞效应——使工件均匀透热！4.1换流方式4.1.1逆变电路的基本工作原理（逆变电路中的换流）S1、S2、S3、S4由电力电子器件+反并联二极管构成★换流：电流自一条支路转移到另一条支路的过程正确的换流及其可靠的实现——是几乎所有开关变换器发挥正常效能的基础！显然，在换流过程中，有的器件应从通态转为断态，而另有的器件应从断态转为通态。换流技术主要是研究如何使器件关断（无论是全控型还是半控型器件，要使其导通通常是比较容易的，但使其关断则相对要难）。4.1换流方式4.1.2换流方式分类1、器件换流2、电网换流——利用器件自身的自关断能力进行换流——所用器件必须是全控型器件——由电网提供换流电压的方式——常见于相控电路中——当需要换流时，利用电网交流电压的变化使要关断的器件承受反向电压而关断。3、负载（谐振式）换流4、强迫换流使要关断的器件承受反向电压而关断。——不需要附加换流元件，但不适应于无源逆变。——由负载提供换流电压的方式——条件是：负载为容性，即负载电流超前于负载电压。主要用于采用晶闸管的电流型逆变电路中，目前已经很少用。——由附加的强迫换流电路迫使要关断器件中电流迅速减小为零。实施换流时刻不受电网或负载的制约。——通常利用附加电容储能来实现，故又称电容换流。4.1换流方式4.1.2换流方式分类4、强迫换流——由附加的强迫换流电路迫使要关断器件中电流迅速减小为零。实施换流时刻不受电网或负载的制约。——通常利用附加电容储能来实现，故又称电容换流。VT导通稳态。C已被预充电，如图示电压极性。当要关断VT时闭合S——LC谐振电流增加——VT电流减小……(VD承受负值的VT管压降)VT电流减为零后谐振电流改流VD直至C被反向充电反向谐振因VD而中断当VT重新导通时LC经VT谐振——C端电压再次反向为关断VT做好准备4.2电压型逆变电路1、电压型逆变电路◆直流侧并联大电容，直流侧电压基本无脉动，相当于电压源。◆阻感负载时需提供无功功率，为了给反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。◆由于直流电压源的钳位作用，输4.2.0逆变电路典型拓扑及特点2、电流型逆变电路◆由于直流电压源的钳位作用，输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。◆直流侧串联大电感，直流侧电流基本无脉动，相当于电流源。◆直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给器件反并联二极管。◆交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关，输出电压波形和相位与负载性质有关。4.2.1单相电压型逆变电路1、半桥逆变电路4.2.1单相电压型逆变电路1、半桥逆变电路4.2.1单相电压型逆变电路2、全桥逆变电路4.2.1单相电压型逆变电路2、全桥逆变电路4.2.1单相电压型逆变电路3、电压型逆变电路输出电压的调节方式（1）调节直流侧电压UdA：可控整流调压——功率因数低、且动态响应慢（滤波电容——惯性大）B：二极管整流+高频斩波调压——开关频率高、滤波电容小，响应快！（2）移相调压方式4.2.1单相电压型逆变电路3、电压型逆变电路输出电压的调节方式（2）移相调压方式tuG1tuG2tuG30tuoiotuG4UdUdV1V44.2.1单相电压型逆变电路3、电压型逆变电路输出电压的调节方式（2）移相调压方式tuG1tuG2tuG30tuoiotuG4UdUdV1VD34.2.1单相电压型逆变电路3、电压型逆变电路输出电压的调节方式（2）移相调压方式tuG1tuG2tuG30tuoiotuG4UdUdVD2VD34.2.1单相电压型逆变电路3、电压型逆变电路输出电压的调节方式（2）移相调压方式tuG1tuG2tuG30tuoiotuG4UdUdV2V34.2.1单相电压型逆变电路3、电压型逆变电路输出电压的调节方式（2）移相调压方式tuG1tuG2tuG30tuoiotuG4UdUdV2VD44.2.1单相电压型逆变电路3、电压型逆变电路输出电压的调节方式（2）移相调压方式tuG1tuG2tuG30tuoiotuG4UdUdVD1VD44.2.1单相电压型逆变电路3、电压型逆变电路输出电压的调节方式（2）移相调压方式tuG1tuG2tuG30tuoiotuG4UdUd4.2.2三相电压型逆变电路C1UVUdN’WV1V3V5VD1VD3VD5N可视为由3个半桥组合而成、负载星形联结。C2WV4V6V2VD4VD6VD2基本工作方式是180°导电方式——同一相（即同一半桥）上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120°，任一瞬间有三个桥臂同时导通。每次换流都是在同一相上下两臂之间进行。4.2.2三相电压型逆变电路C1UUdN’V1VD1tuUN’0V1或VD1导通期间V1或VD1导通期间2dU+dU-C2V4VD4V4或VD4导通期间d2U-4.2.2三相电压型逆变电路tuUN’tuVN’uWN’000t0C1UVUdC2N’WV1V3V5V4V6V2VD1VD3VD5VD4VD6VD2N4.2.2三相电压型逆变电路ttuUN’tuVN’uNN’uWN’000C1UVUdC2N’WV1V3V5V4V6V2VD1VD3VD5VD4VD6VD2N0tiUUdUdNNuUVuUNtt00()UN'UNNN'VN'VNNN'WN'WNNN'NN'UN'VN'WN'13uuuuuuuuuuuuu=+⎧⎪=+⎨⎪=+⎩=++4.3电流型逆变电路电路主要特征:★直流供电侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。★直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。★交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关，输出电压波形和相位因负载不同而不同。4.3.1单相电流型逆变电路应用：（中频）感应加热电源1、电路拓扑——单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路4.3.1单相电流型逆变电路2、工作原理分析晶闸管交替触发的频率与负载谐振频率相接近——⑴较高的功率因数和效率⑵并联谐振负载对于高次电路分析基本点：◆每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器，用来限制晶闸管开通时的di/dt。◆负载换相方式，要求负载电流略超前于负载电压，即负载略呈容性。◆电容C和L、R构成并联谐振电路。◆输出电流波形接近矩形波。谐波近似短路，而对基波呈高阻抗—uo为近似正弦4.3.1单相电流型逆变电路2、工作原理分析uoIdtuG1.400tuG2.30uG1.4Idi1.4i2.3i1.4i2.3io0t1t2t3◆一个周期内，有两个稳定导通阶段和两个换流阶段。◆t0~t1：VT1和VT4稳定导通阶段，io=Idt1前在C上建立了左正右负的电压Idt0t0t0uVT2.3uVT1.4φ4.3.1单相电流型逆变电路2、工作原理分析uoIdtuG1.400tuG2.30uG1.4Idi1.4i2.3i1.4i2.3io0t1t2t3◆在t1时刻触发VT2和VT3开通，开始进入换流阶段:☞由于LT作用，VT1和VT4不能立刻关断，其电流有一个减小过程，VT2和VT3的电流也有一个增大过程Idt0t0t0uVT2.3uVT1.4φ4.3.1单相电流型逆变电路2、工作原理分析uoIdtuG1.400tuG2.30uG1.4Idi1.4i2.3i1.4i2.3io0t1t2t3☞t1~t2换流期间，4个晶闸管全部导通，后导通的VT3/VT2将负载电容电压uo施加到先前导通的VT1/VT4两端、并迫使VT1/VT4电流降至IH以下而关断。Idt0t0t0uVT2.3uVT1.4φ4.3.1单相电流型逆变电路2、工作原理分析uoIdtuG1.400tuG2.30uG1.4Idi1.4i2.3i1.4i2.3io0t1t2t3◆当t=t2，VT1/VT4关断；Id从VT1/VT4全部转移到VT3/VT2，换流阶段结束。Idt0t0t0uVT2.3uVT1.4φ4.3.1单相电流型逆变电路2、工作原理分析uoIdtuG1.400tuG2.30uG1.4Idi1.4i2.3i1.4i2.3io0t1t2t3◆由于晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，t2换流结束后还要使VT1/VT4承受一段反压时间tb（应大于晶闸管关断时间tq）。◆为保证可靠换流，应在uo过零前td=t3-t1时刻触发VT2/VT3，td为触发引前时间。Idt0t0t0uVT2.3uVT1.4φ4.3.2三相电流型逆变电路教材图4-11“教学大纲”对本小节内容不做要求！图4-11图4-154.4多重逆变电