逆变电路
Voltage Source Inverte—又称为电流源型
逆变电路 Current Source Inverter-CSI
5.3.1 单相半桥电压型逆变电路
电路结构特点
由两个桥臂组成，每个桥臂 为一个可控器件和一个反并 联二极管并联。
直流侧有两个串联的大电容， 两个电容的联结点为直流电 源的中点。
5.2.3 逆变电路的基本工作原理 以单相桥式逆变电路为例
S1-S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及 辅助电路组成。
5.2.3 逆变电路的基本工作原理
S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。
直流电 交流电
5.2.3 逆变电路的基本工作原理
（a）α=60°的整流状态
（b）α=120°的逆变状态
单相双半波电路α=60°的整流和α=120°的逆变时的仿真波形
要使整流电路工作在逆变状态，必须满足两个条件：
1）变流器的输出Ud能够改变极性（内部条件）。由于晶闸 管的单向导电性，电流Id不能改变方向，为实现有源逆变， 必须改变Ud的极性。即让变流器的控制角α＞90°即可。
在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、 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。
逆变电路
本章主要内容
逆变种类与换流方式 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
逆变电路
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。 ——可控整流电路工作在逆变状态，把该电路的 交流侧接到交流电源上，把直流电逆变成与交流 电源同频率的交流电返送到电源。 交流侧接负载，为无源逆变。 ——可控整流电路的交流侧不与电源联接，而直 接接到无源负载。
逆变电路最基本的工 作原理 ——改变两组 开关切换频率，可改 变输出交流电频率。
电和阻uo的负波载形时相，同负，载相电位流也io
相同。
阻 感 负 载 时 ， io 相 位 滞 后于uo，波形也不同。
注意电路的功率流向
5.3 电压型逆变电路
根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源
电压型逆变电路——又称为电压源型
2）须有外接的提供直流电能的电源E。E也要能改变极性， 且有 E Ud （外部条件）。
5.2.1 无源逆变电路
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
按主电路的器件 全控型逆变电路、半控型逆变电路 按输出波形特点
正弦式、非正弦式逆变电路
5.2.2 换流方式
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。
负载连接在直流电源中点和 两个桥臂的联结点之间。
C容量较大，O点电位基本 不变，A点电位取决于器件 导通情况。
工作原理
VT1和VT2栅极信号在一周 期内各半周正偏、半周反偏， 两者互补，输出电压uo为矩 形波，幅值为Um=Ud/2。 VT1或VT2通时，io和uo同方 向，直流侧向负载提供能量； VD1或VD2通时，io和uo反向， 电感中贮能向直流侧反馈。 VD1、VD2称为反馈二极管, 它又起着使负载电流连续的作 用，又称续流二极管。 VT1，VT2不能同时导通。
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5.3.1单相半桥电压型逆变电路
优点：电路简单，使用器件少。 缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，且直 流侧需两电容器串联，要控制两者电压均 衡。 应用：
2）逆变状态（90°﹤α≤180°）
逆变是将电机吸收的直流电能转变成交流反馈回电网。
由于晶闸管的单向导电性，负载电流Id不能改变方向，只有 将E反向，即电机作发电运行才能回馈电能；为避免Ud与E 顺接，此时将Ud的极性也反过来，如上图b示。要使Ud反 向，α应该大于90°。
当α在90°﹤α≤180°间变动时，输出电压瞬时值ud在整个 周期内有正有负，但负面积大于正面积，故平均值Ud为负 值，见上图b所示。此时E略大于Ud，电流Id的流向是从E 的正端流出，从Ud的正端流入，逆变电路吸收从电机反送 来的直流电能，并将其转变成交流电能反馈回电网，这就 是该电路的有源逆变状态。
➢ 负载换流（Load Commutation） ➢ 强迫换流（Forced Commutation）
换流方式总结
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。 电网换流和负载换流——属于外部换流。 当电流不是从一个支路向另一个支路转移， 而是在支路内部终止流通而变为零，则称 为熄灭。
当α等于零时，输出电压瞬时值ud在整个周期内全部为正； 当90°>α>0时，ud在整个周期内有正有负，但正面积总是 大于负面积，故平均值Ud为正值，其极性是上正下负，如 上图a。通常Ud略大于E，此时电流Id从Ud的正端流出，从 E的正端流进。电机M吸收电能，作电动运行，电路把从 交流电网吸收的电能转变成直流电能输送给电动机，电路 工作在整流状态，电机M工作在电动状态。
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。
5.2.2 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。
5.1.1 有源逆变电路
1 单相双半波有源逆变电路
1、电路结构
VT1 u2 u2
VT2
+L ud 电能
-
id
+R E M
-
u2
图3-1
0 t
ug
0 t
ud
Ud
E
0 t
VT1 u2 u2
VT2
-L
ud 电能
+
id
-R
E M
+
u2
0
t
ug
0
t
ud
0
t
U E
d
2、工作原理 1）整流状态（0≤α﹤90°）