1 天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院
教 案 ( 首页 )
学年：2006~2007 学期：第二学期
课次 23 课
时 2 班级 电子
05-1、2 电气
05-1、2 电子
05-3、4
周次 12 日期
课题 第4章无源逆变电路 性能指标 分类 工作原理
教学
目的 理解和掌握逆变电路的工作原理、性能指标与分类
课型 面授■ 多媒体■ 机房□ 实验□ 实习□ 课程设计□
教
学
重
点 理解和掌握逆变电路的工作原理
教
学
难
点 理解和掌握逆变电路的工作原理
实
践
环
节 多媒体教学
作
业 预习电压型核电流型逆变电路的
工作原理 教研室主任意见：
同意该计划，通过课程让同学们认识逆变电路的工作原理。
签字：刘沂
日期：2007.5.28
2 天津冶金职业技术学院
教 师 授 课 教 案
第4章 无源逆变电路
4.1 逆变器的性能指标与分类
1、有源逆变:
1）定义：
将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电反送
到电网去。
2）应用：
它用于直流电机的可逆调速、绕线型异步电机的串级调速、高压直流输电和
太阳能发电等方面。
2、无源逆变：
1）定义：
逆变器的交流侧不与电网联接，而是直接接到负载，即将直流电逆变成某一
频率或可变频率的交流电供给负载。
2）应用：
它在交流电机变频调速、感应加热、不停电电源等方面应用十分广泛，是构
成电力电子技术的重要内容。
4.1.1 逆变器的性能指标
（1）谐波系数HF（Harmonic Factor）
谐波系数HF定义为谐波分量有效值同基波分量有致值之比，即:
1UUHFn (4.1.1)
式中n=1、2、3…，表示谐波次数，n=1时为基波。
（2）总谐波系数THD（Total Harmonic Distrotion） 总谐波系数表征了一个实际波形同其基波的接近程度。
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THD定义为: 4.3,2211nnUUTHD (4.1.2)
（3）逆变效率
（4）单位重量的输出功率:
衡量逆变器输出功率密度的指标。
（5）电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）4.1.2 逆变电路的分类
（1）、根据输入直流电源特点分类
① 电压型：
电压型逆变器的输人端并接有大电容，输入直流电源为恒压源，逆变器将直
流电压变换成交流电压。
② 电流型：
电流型逆变器的输入端串接有大电感，输入直流电源为恒流源，逆变器将输
入的直流电流变换为交流电流输出。
（2）、根据电路的结构特点分类
① 半桥式逆变电路；
② 全桥式逆变电路；
③ 推换式逆变电路；
④ 其他形式：如单管晶体管逆变电路。
（3）、根据换流方式分类
① 负载换流型逆变电路；
② 脉冲换流型逆变电路；
③ 自换流型逆变电路。
（4）、根据负载特点分类① 非谐振式逆变电路
② 谐振式逆变电路 4 天津冶金职业技术学院
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4.1.3逆变电路用途
逆变器的用途十分广泛：
1、可以做成变频变压电源（VVVF），主要用于交流电动机调速。
2、可以做成恒频恒压电源（CVCF），其典型代表为不间断电源（UPS）、
航空机载电源、机车照明，通信等辅助电源也要用CVCF电源。3、可以做成感应加热电源，例如中频电源，高频电源等。 5 天津冶金职业技术学院
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4.2 逆变电路的工作原理
1、主要功能:
将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载。2、工作原理：
图4.2.1 单相桥式逆变电路工作原理
dU为输入直流电压，R为逆变器的输出负载。
当开关1T、4T闭合，2T、3T断开时，逆变器输出电压Ou=dU；
当开关1T、4T断开，2T、3T闭合时，输出电压 Ou=－dU ;
当以频率fS交替切换开关1T、4T和2T、3T时，则在电阻R上获得如图
4.2.1 (b)所示的交变电压波形，其周期sT=1/Sf，这样，就将直流电压E变成了交
流电压Ou。Ou含有各次谐波，如果想得到正弦波电压，则可过滤波器滤波获得。
图4.2.1(a)中主电路开关1T~4T，它实际是各种半导体开关器件的一种理想
模型。逆变电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管（GTO）、功率
晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）。 习题解答
习题练习： 6 天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院
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学年：2006~2007 学期：第二学期
课次 24 课
时 2 班级 电子
05-1、2 电气
05-1、2 电气
05-3、4
周次 12 日期
课题 第4章无源逆变电路 电压型逆变电路
教学
目的 理解和掌握电压型几种逆变电路的工作原理计电量分析方法
课型 面授■ 多媒体■ 机房□ 实验□ 实习□ 课程设计□
教
学
重
点 理解和掌握逆变电路的工作原理
教
学
难
点 理解和掌握逆变电路的工作原理
实
践
环
节 多媒体教学
作
业 4—1~4 教研室主任意见：
同意该计划，通过多媒体生动的展示了逆变电路的工作原理。使同学们加深了对逆变电路的认识和理解。
签字：刘沂
日期：2007.5.31 7 天津冶金职业技术学院
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4.3 电压型逆变电路
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
电压型逆变电路半桥逆变电路结构及波形：它由两个导电臂构成，每个导电臂由一个全控器件和一个反并联二极管组成。
在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容1C和2C，且满足1C=2C。设感性负
载连接在A、0两点间。
1T和2T之间存在死区时间，以避免上、下直通，在死区时间内两晶闸管均
无驱动信号。
输出电压有效值为:22122/0dTdSOUdtUTUS (4.3.1)
由傅里叶分析，输出电压瞬时值为:
tnnUundosin2,5,3,1 (4.3.2)
其中，sf2输出电压角频率。当 n=1时其基波分量的有效值为:
ddOUUU45.0221 (4.3.3)
2、 电压型逆变电路半桥逆变电路工作原理:
在一个周期内，电力晶体管1T和2T的基极信号各有半周正偏，半周反偏，
且互补。
若负载为阻感负载，设2t时刻以前，1T有驱动信号导通，2T截止，则
0u=dU/2。
2t时刻关断的1T，同时给2T发出导通信号。由于感性负载中的电流Oi不能