有源逆变和无源逆变的原理
有源逆变和无源逆变的原理
有源逆变和无源逆变是指电力电子技术中用于将直流电转换为交流电的两种不同的转换方式。它们在电力变频调速、电力变换与控制等领域有着广泛的应用。
有源逆变是指通过外部能源来驱动逆变器，将直流电源的电能转变为交流电源的电能。常用的有源逆变器包括晶闸管逆变器、继电器逆变器和三相桥臂逆变器等。其工作原理基本上都是利用键控开关元件去控制电源电压的极性和大小，从而实现直流电到交流电的转换。
晶闸管逆变器是最早应用于有源逆变的一种方式。它的原理是通过控制晶闸管的导通和关断状态来改变整流电源的电压和频率，从而实现逆变输出。当直流电压施加在晶闸管上时，只有当控制端加上一个脉冲触发信号时，晶闸管才会导通；否则，晶闸管则会保持关断状态。通过这样的方式，可以控制直流电源电压的正负极性和大小，实现逆变输出。
继电器逆变器则是通过控制继电器的开关状态来实现逆变功能。当控制电流施加在继电器的线圈上时，继电器的触点就会改变状态，从而控制输出电源的电流方向和大小，实现逆变输出。
三相桥臂逆变器是目前应用最广泛的有源逆变器。它通过将直流侧电压切割成一组宽度不同的脉冲，然后经过高频变压器的变换，将脉冲信号转换成交流输出。其中，控制信号可以分为宽度调制信号和频率调制信号，通过对宽度和频率的调
节，可以实现无线电发射的功率调制。
而无源逆变是指通过相互感应的方式将直流电能转换为交流电能。常用的无源逆变器包括机械式逆变器、铁芯密度调变逆变器等。它们主要利用电感和电容的相互感应特性，通过电路组合和控制方式的变化，来实现直流到交流的转换。
机械式逆变器是早期发展起来的一种无源逆变器，它的原理是通过机械装置将直流电源的机械能转化为交流电源的电能。机械式逆变器一般由电动机、机械传动装置和发电机组成。当电动机运行时，通过机械传动装置将直流电源的机械能转化为旋转的机械能，然后经由发电机将这种机械能转化为交流电能输出。
铁芯密度调变逆变器是一种利用铁芯磁能的不对称性来实现直流电到交流电的
转换的无源逆变器。它的原理是通过改变铁芯的饱和磁密，从而改变电感的磁能和储存能量的大小，再利用电容器和电路网络将储存的能量转换为交流电能输出。
综上所述，有源逆变和无源逆变是两种不同的转换方式。有源逆变是通过外部能源来驱动逆变器，将直流电转换为交流电；而无源逆变则是通过电感和电容的相互感应特性，利用电路组合和控制方式的变化，将直流电转换为交流电。
逆变器操作说明和故障处理
一逆变器原理介绍 1.1逆变（invertion）：把直流电转变成交流电的过程。 逆变电路是把直流电逆变成交流电的电路。当交流侧和电网连结时，为有源逆变电路。变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，称为无源逆变。 逆变桥式回路把直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规则地让开关元件重复开-关（ON-OFF），使直流输入变成交流输出。当然，这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制（SPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波中央的电压宽度变宽，并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作，这样形成一个脉冲波列（拟正弦波）。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。 1.2 IGBT的结构和工作原理 1.2.1 IGBT的结构 IGBT是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。IGBT由N沟道VDMOSFET 与双极型晶体管组合而成的，VDMOSFET多一层P+注入区，实现对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流能力。图1-1为IGBT等效原理图及符号表示 图1-1 IGBT等效原理图及符号表示 1.2.2IGBT的工作原理 IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同，是一种场控器件。 其开通和关断是由栅极和发射极间的电压U GE决定的。
当U GE为正且大于开启电压U GE(th)时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流进而使IGBT导通。 当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使得IGBT关断。 电导调制效应使得电阻R N减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。 1.3逆变电路介绍 1.3.1逆变产生的条件为 1，要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。 2要求晶闸管的控制角α>π/2，使U d为负值。 两者必须同时具备才能实现有源逆变。 逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。 逆变失败的原因 1触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。 2晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。 3交流电源缺相或突然消失。 4换相的裕量角不足，引起换相失败 为了防止逆变失败，不仅逆变角β不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。 1.3.2逆变电路基本的工作原理 图1-2单相逆变电路原理图
电力电子技术课后答案6
第5章逆变电路 1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？ 答：两种电路的不同主要是： 有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。 2．换流方式各有那几种？各有什么特点？ 答：换流方式有4种： 器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。 强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。 晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。 3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。 答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路 电压型逆变电路的主要特点是： ①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 ②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 电流型逆变电路的主要特点是： ①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 ②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
电力电子技术 徐春燕 第4章答案
第4章逆变电路 1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？ 答：两种电路的不同主要是： 有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。 2．换流方式各有那几种？各有什么特点？ 答：换流方式有4种： 器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。 强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。 晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。 3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。 答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路 电压型逆变电路的主要特点是： ①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 ②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 电流型逆变电路的主要特点是： ①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 ②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
有源逆变和无源逆变的原理
有源逆变和无源逆变的原理 有源逆变和无源逆变是指电力电子技术中用于将直流电转换为交流电的两种不同的转换方式。它们在电力变频调速、电力变换与控制等领域有着广泛的应用。 有源逆变是指通过外部能源来驱动逆变器，将直流电源的电能转变为交流电源的电能。常用的有源逆变器包括晶闸管逆变器、继电器逆变器和三相桥臂逆变器等。其工作原理基本上都是利用键控开关元件去控制电源电压的极性和大小，从而实现直流电到交流电的转换。 晶闸管逆变器是最早应用于有源逆变的一种方式。它的原理是通过控制晶闸管的导通和关断状态来改变整流电源的电压和频率，从而实现逆变输出。当直流电压施加在晶闸管上时，只有当控制端加上一个脉冲触发信号时，晶闸管才会导通；否则，晶闸管则会保持关断状态。通过这样的方式，可以控制直流电源电压的正负极性和大小，实现逆变输出。 继电器逆变器则是通过控制继电器的开关状态来实现逆变功能。当控制电流施加在继电器的线圈上时，继电器的触点就会改变状态，从而控制输出电源的电流方向和大小，实现逆变输出。 三相桥臂逆变器是目前应用最广泛的有源逆变器。它通过将直流侧电压切割成一组宽度不同的脉冲，然后经过高频变压器的变换，将脉冲信号转换成交流输出。其中，控制信号可以分为宽度调制信号和频率调制信号，通过对宽度和频率的调
节，可以实现无线电发射的功率调制。 而无源逆变是指通过相互感应的方式将直流电能转换为交流电能。常用的无源逆变器包括机械式逆变器、铁芯密度调变逆变器等。它们主要利用电感和电容的相互感应特性，通过电路组合和控制方式的变化，来实现直流到交流的转换。 机械式逆变器是早期发展起来的一种无源逆变器，它的原理是通过机械装置将直流电源的机械能转化为交流电源的电能。机械式逆变器一般由电动机、机械传动装置和发电机组成。当电动机运行时，通过机械传动装置将直流电源的机械能转化为旋转的机械能，然后经由发电机将这种机械能转化为交流电能输出。 铁芯密度调变逆变器是一种利用铁芯磁能的不对称性来实现直流电到交流电的 转换的无源逆变器。它的原理是通过改变铁芯的饱和磁密，从而改变电感的磁能和储存能量的大小，再利用电容器和电路网络将储存的能量转换为交流电能输出。 综上所述，有源逆变和无源逆变是两种不同的转换方式。有源逆变是通过外部能源来驱动逆变器，将直流电转换为交流电；而无源逆变则是通过电感和电容的相互感应特性，利用电路组合和控制方式的变化，将直流电转换为交流电。
逆变器的基础知识
逆变器的基础知识 随着现代科技的进步，逆变器的出现为大家的生活提供了不小的便利，逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波），它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等，在国外因汽车的普及率较高外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。下面为大家介绍一下逆变器的作用、特点、工作原理、分类、使用注意、安装使用方法、常见问题与处理方法。 一、逆变器的作用 1、逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220v50HZ正弦或方波)。通俗的讲，逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。 2、广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。 3、简单地说，逆变器就是一种将低压(12或24伏或48伏)直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。我们处在一个"移动"的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。 二、逆变器的特点 1、转换效率高、启动快； 2、安全性能好：产品具备短路、过载、过/欠电压、超温5种保护功能； 3、物理性能良好：产品采用全铝质外壳，散热性能好，表面硬氧化处理，耐摩擦性能好，并可抗一定外力的挤压或碰击； 4、带负载适应性与稳定性强。 三、逆变器工作原理 1、逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将
电力电子技术考试复习资料
一、填空 1.1 电力变换可分为以下四类：交流变直流、直流变交流、直流变直流和交流变交流。 1.2 电力电子器件一般工作在 开关 状态。 1.3 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可将电力电子器件分为： 半控 型器件， 全控 型器件，不可控器件等三类。 1.4 普通晶闸管有三个电极，分别是 阳极 、 阴极 和 门极 1.5 晶闸管在其阳极与阴极之间加上 正向 电压的同时，门极上加上 触发 电压，晶闸管就导通。 1.6 当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性解发电压，管子都将工作在 截止 状态。 1.7 在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为 通态损耗 ，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为 开关损耗 。 1.8 电力电子器件组成的系统，一般由 控制电路 、 驱动电路 和 主电路 三部分组成 1.9 电力二极管的工作特性可概括为 单向导电性 。 1.10 多个晶闸管相并联时必须考虑 均流 的问题，多个晶闸管相串联时必须考虑 均压 的问题。 1.11 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为 电流驱动 和 电压驱动 两类。 2.1 单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角a 的最大移相范围是?180~0。 2.1 单相桥全控整流电路中，带纯阻负载时，a 角的移相范围是?180~0，单个晶闸管所所承受的最大反压为 22u ，带阻感负载时，a 角的移相范围是?90~0，单个晶闸管所所承受的最大反压为22u 2.3 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位相序依次互差?120，单个晶闸管所承受的最大反压为26u ，当带阻感负载时，a 角的移相范围是2 ~ 0π 2.4 逆变电路中，当交流侧和电网边结时，这种电路称为 有源逆变电路 ，欲现实有源逆变，只能采用全控电路，当控制角2 0π < a ，使d U 为负值。 3.1 直流斩波电路完成的是直流到 直流 的变换。 3.2 直流斩波电路中最基本的两种电路是 升压 和 降压 。 3.3 斩波电路有三种控制方式： 脉冲宽度调制、频率调制 和 混合型 。 4.1 改变频率的电路称为 变频电路 ，变频电路有交交变频电路和 交直交变频电路 两种形式，前者又称为直接变频，后者也称为间接变频。 4.2 单相调压电路带电阻负载，其导通控制角a 的移相范围为 0~π ，随a 的增大，0u 减少 ，功率因数λ 降低 。 4.3 晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是 该时刻交流电源电压就和电容器预先充电的电压相
逆变主电路
六、逆变主电路 1．逆变的基本概念和换流方式 （1）逆变的基本概念 将直流电变换成交流电的电路称为逆变电路，根据交流电的用途可以分为有源逆变和无源逆变。有源逆变是把交流电回馈电网，无源逆变是把交流电供给不同频率需要的负载。无源逆变就是通常说到的变频。 （2）逆变电路的换流方式 换流实质就是电流在由半导体器件组成的电路中不同桥臂之间的转移。常用的电力变流器的换流方式有以下几种： 1）负载谐振换流 由负载谐振电路产生一个电压，在换流时关断已经导通的晶闸管，一般有串联和并联谐振逆变电路，或两者共同组成的串、并联谐振逆变电路。 2）强迫换流 附加换流电路，在换流时产生一个反向电压关断晶闸管。 3）器件换流 利用全控型器件的自关断能力进行换流。 （3）逆变电路基本工作原理 电路图和对应的波形图如图5-32；说明几点： 图5－32 逆变电路原理示意图及波形图 1）S1、S4闭合，S2、S3断开，输出u o为正，反之，S1、S4断开，S2、S3闭合，输出u o为负，这样就把直流电变换成交流电。 2）改变两组开关的切换频率，可以改变输出交流电的频率。 3）电阻性负载时，电流和电压的波形相同。电感性负载时，电流和电压的波形不相同，电流滞后电压一定的角度。 2．单相逆变电路 电路根据直流电源的性质不同，可以分为电流型、电压型逆变电路。 （1）电压型逆变电路（电路图如图5-33所示）：电压型逆变电路的基本特点： 1)直流侧并联大电容，直流电压基本无脉动。 2)输出电压为矩形波，电流波形与负载有关。
3)电感性负载时，需要提供无功。为了有无功通道，逆变桥臂需要并联二极管。 图5－33 电压型逆变电路原理图 （2）电流型逆变电路（电路图如图5-34所示） 电流型逆变电路的基本特点： 图5－34 电流型逆变电路原理图 1）直流侧串联大电感，直流电源电流基本无脉动。 2）交流侧电容用于吸收换流时负载电感的能量。这种电路的换流方式一般有强迫换流和负载换流。 3）输出电流为矩形波，电压波形与负载有关。 4）直流侧电感起到缓冲无功能量的作用，晶闸管两端不需要并联二极管。 3．单相电流型逆变电路 （1）电路结构 电路原理图如图5-35所示： 图5－35 单相电流型逆变电路原理图 桥臂串入4个电感器，用来限制晶闸管开通时的电流上升率d i/d t。 VT1～VT4以1000～5000Hz的中频轮流导通，可以在负载得到中频电流。 采用负载换流方式，要求负载电流要超前电压一定的角度。负载一般是电磁感应线圈，
单相桥式无源逆变电路
黄石理工学院课程设计 绪论 电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT 等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW 甚至GW，也可以小到数W 甚至1W 以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。此技术的应用已深入到国家经济建设，交通运输，空间技术，国防现代化，医疗，环保和人们日常生活的各个领域。进入新世纪后电力电子技术的应用更加广泛。以计算机为核心的信息科学将是21 世纪起主导作用的科学技术之一，有人预言，电力电子技术和运动控制一起，将和计算机技术共同成为未来科学的两大支柱。 电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。通常把电力电子技术分为电力电子制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。其中，变流技术也称为电力电子器件的应用技术，它包括用电力电子器件构 成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电路电子装置和电力电子系统的技术。“变流”不仅指交直流之间的交换，也包括直流变直流和交流变交流的变换。 将直流电转换为交流电的电路称为逆变电路，本课程设计主要介绍单相桥式无源逆变电路。
1 逆变器的性能指标与分类 1.1 有源逆变的基本定义及其应用 如果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。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。 1.2 无源逆变电路的基本定义及应用 无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。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。 1.3 逆变器的性能指标 1.3.1 谐波系数HF 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 U HF =n U 1（1-1） 式中n=1、2、3…，表示谐波次数，n=1 时为基波。 1.3.2 总谐波系数THD 总谐波系数表征了一个实际波形同其基波的接近程度。THD 定义为 THD = 1 U 1 ∞ 2 ∑U n n =2,3.4??? (1-2) 1.4 无源逆变电路的主要功能及工作原理 主要功能是将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载。 基本的单相桥式无源逆变电路的工作原理如图1 所示，图中Ud 为直流电压电源，R 为逆变器输出负载，T1～T1 为四个高速开关。该电路有两种工作状态 （1）当开关T1、T4 闭合，T2、T3 断开时，逆变器输出电压u 0 =Ud； （2）当开关T1、T4 断开，T2、T3 闭合时，逆变器输出电压u 0 =－Ud；
晶闸管导通的条件
1、晶闸管导通的条件是： 1）要有适当的正向阳极电压； 2）还要有适当的正向门极电压，且晶闸管一旦导通，门极将失去作用 晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值（称为维持电流） 以下。 2.什么是逆变？ 有源逆变？无源逆变？ 逆变：把直流电转变成交流电的过程。当交流侧和电网连结时，为有源逆变电路。当 交流侧不与电网联接，而直接接到负载，称为无源逆变。 3、单相桥式全控整流电路如图所示，画出在电阻负载下的电压Ud 、电流id 和VT1电压的波形。 4、单相桥式全控整流电路如图所示，画出在阻感负载下电压Ud 、电流id 和VT1电压的波 形。 u ( i ) π ω t ω t ω t 0 i 2 u d i d b) c) d) d d α α u VT 1,4
5、为什么PWM —电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？ 所谓的动态性能，就是电动机的输出特性。PWM 控制系统，是仿照直流电动机的输出特性，对异步电动机实现输出控制的。所以它所控制的动态性能要好。 6、产生有源逆变的条件 （1）要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。（2）要求晶闸管的控制角α>π/2，使Ud 为负值。两者必须同时具备才能实现有源逆变。 7、双极式可逆PWM 变换器的如图所示, 简述其工作原理并画出负载较重时U b1、U b2、U AB 和电枢电流的波形。 在一个开关周期内，当on t t ≤0时，1b U 和4b U 为正，晶体管1VT 和4VT 饱和导通；而2b U 和3b U 为负，2VT 和3VT 截止，s U +加在电枢AB 两端，s AB U U =。 当T t t on ≤时，1b U 和4b U 为负，1VT 和4VT 截止；2b U 和3b U 变正，但2VT 和3VT 并不能立即导通，这时s AB U U -=。 AB U 在一个周期内正负相间，这是双极式PWM 变换器的特征。
逆变技术
逆变技术 由于直流电的局限性，不能变压和变流，对传输和使用不方便，直流电机结构复杂、制造成 术高，制约工业的发展。逆变的作用：是把直流电压或电流变成交变的电压和电流，可以实 现变压、变流和变频，及步进控制。逆变技术的发展源于振荡电路，而振荡电路最早用于收 音机、电台等音频电路，频率调制和幅度调制。逆变技术的不断发展和成熟对电子技术、电 力电子及工业是一个很大的突破。 目前逆变技术应用非常广泛：各种逆变电源、变频电源、开关电源、工业UPS电源、家庭用UPS电源、交流稳压电源、电力系统无功补偿装置、直流输电、风力发电、太阳能发电、电 力有源滤波器、电力汽车、燃料电池发电站、工矿和电力的直流系统、变频器，各种电器的 开关电源。 逆变器分类： 1、按电路结构形式分：单端式逆变器（正激式、反激式）、推挽式逆变器、半桥式逆变器、全桥式逆变器。 2、按输出的频率分：工频逆变器、中频逆变器、高频逆变器。 3、按电能的去向分：有源逆变器、无源逆变器。 4、按逆变器的主开关器件分：晶体管逆变器、场效应管逆变器、晶闸管逆变器。 5、按逆变器的输出波形分：方波逆变器、修正波逆变器、正弦波逆变器。 6、按激励的方式分：自激式振荡逆变器、他激式振荡逆变器。 7、按逆变器的控制方式分：调频式（PFM）逆变器、调脉式（PWM）逆变器。 8、按逆变器开关电路的工作方式分：谐振式逆变器、定频式逆变器。 单端式逆变器的特点： 一次侧由单个开关管构成的振荡电路，具有良好的高频特性，采用高频铁氧体磁芯的变压器，可以缩小变压器体积，减少涡流损耗。缺点是电源侧不连续，谐波含量大，对电源不利。高 端的单端式逆变电路电源侧设计有滤波电路。 推挽式逆变器： 由两个开关管轮流导通，相比单端式逆变器谐波含量少，电源能连继，但因为开关管工作频 率特性存在差异，所以不适合于高频，而且变压器带中间抽头，增加了制作的成本。 半桥式逆变器： 在外给激励信号的作用下，两个开关管轮流导通。开关电路结构简化，适合于几个千瓦以下 的小功率逆变电源。缺点是：半桥逆变第个管子所承受的电压都是电源电压，对开关管不利。全桥式逆变器： 全桥式逆变器是四个管开关管构成的桥式逆变电路，在外加激励信号的作用下，对桥的两组 开关管轮流导通，适用于工频大功率的逆变电路。在开关管交替工作时，每个管子只承受电 源一半的电压。另外，全桥电路振荡工作中，为每一组管串联轮换导通，可防止单管导通延 时的泄流现象，使波形变坏。
(完整word版)电力电子课程设计_IGBT单相电压型全桥无源逆变电路(阻感负载)
1 引言 本次课程设计的题目是IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计（阻感负载），根据电力电子技术的相关知识，单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路，与整流电路相比较，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。当交流侧接在电网上，称为有源逆变；当交流侧直接和负载相接时，称为无源逆变，逆变电路在现实生活中有很广泛的应用。 2 工作原理概论 2. 1 IGBT的简述 绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor）,英文简写为IGBT。它是一种典型的全控器件。它综合了GTR和MOSFET的优点，因而具有良好的特性。现已成为中、大功率电力电子设备的主导器件。IGBT是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。它可以看成是一个晶体管的基极通过电阻与MOSFET相连接所构成的一种器件。其等效电路和电气符号如下： 图2-1 IGBT等效电路和电气图形符号 它的开通和关断是由栅极和发射极间的电压所决定的。当UGE为正且大于开启电压UGE时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流进而是IGBT导通。
由于前面提到的电导调制效应，使得电阻减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。当山脊与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的积极电流被切断，使得IGBT关断。 2.2电压型逆变电路的特点及主要类型 根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的则称为电流型逆变电路。电压型逆变电路有以下特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因为负载阻抗的情况不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。又称为续流二极管。 逆变电路分为三相和单相两大类。其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。 2.3 IGBT单相电压型全桥无源逆变电路原理分析 单相逆变电路主要采用桥式接法。它的电路结构主要由四个桥臂组成，其中每个桥臂都有一个全控器件IGBT和一个反向并接的续流二极管，在直流侧并联有大电容而负载接在桥臂之间。其中桥臂1,4为一对，桥臂2，3为一对。可以看成由两个半桥电路组合而成。其基本电路连接图如下所：
无源逆变
1、无源逆变：变流装置把直流电变成交流电后送到负载。 有源逆变：变流装置把直流电变成交流电后反送到电网。 2、脉动环流：由于正负两组变流器输出电压的瞬时值不同而 产生的，不流过电机或其他负载，而直接在两组变流器之间流通的短路电流。 直流环流：由于正负两组变流器输出电压的平均值不同而产生的，不流过电机或其他负载，而直接在两组变流器之间流通的短路电流。 3、（1）直流电机：优点：过载能力强， 有稳定的磁场。缺点：①结构复杂 导致造价较高。②具有换向器和电 刷，经常要清理和置换，增加维护 工作量和成本。③有换向器和电刷， 不适宜工作于恶劣工作条件。 （2）交流电机：优点：结构简单，电机本身可靠性高。缺点：启动转矩小、启动电流大、电机要靠增大启动电流来产生大量转矩,但因电池特性所限，电池难以提供大量电流，影响了电机转矩的提升，这种电机效率低、控制复杂，能量回馈性能差。 （3）同步电机：优点：运行速度恒定，通过励磁调节可以提高系统功率因数，机组效率较异步电机高。缺点：结构复杂，励磁要经电刷和集电环，易磨损和不适于粉尘的环境，因产生火花，不适于有易爆炸气体的场合，控制方面较复杂。 （4）异步电机：优点：结构简单、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高。缺点：启动转矩小，相对于永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低。 4、直流电动机的缺点：（1）结构复杂导致造价较高。（2）具有换向器和电刷，经常要清理和置换，增加维护工作量和成本。（3）有换向器和电刷，不适宜工作于恶劣工作条件。 同步电机的优点：运行速度恒定，通过励磁调节可以提高系统功率因数，机组效率较异步电机高。 5、
单相桥式整流逆变电路的设计及仿真..
辽宁工业大学 电力电子技术课程设计（论文）题目：单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化111班 学号： ********* 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：2013.12.30-2014.1.10
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 1103020 学生姓名 专业班级 课程设计（论文）题目 单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真 课 程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能 整流电路是将交流电能变成直流电供给直流用电设备，在生产实际中，用于电阻加热炉、电解、电镀中，这类负载属于电阻类负载。逆变电路是把直流电变成交流电。逆变电路应用广泛，在各种直流电源中广泛使用。 设计任务及要求 1、确定系统设计方案，各器件的选型 2、设计主电路、控制电路、保护电路； 3、各参数的计算； 4、建立仿真模型，验证设计结果。 5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。 技术参数 整流电路：单相电网220V ，输出电压0~100V ，电阻性负载，，R=20欧姆 逆变电路：单相全桥无源逆变，输出功率200W ，输出电压100Hz 方波 进度计划 1、 布置任务，查阅资料，确定系统方案（1天） 2、 系统功能分析及系统方案确定（2天） 3、 主电路、控制电路等设计（1天） 4、 各参数计算（1天） 5、 仿真分析与研究（3天） 6、 撰写、打印设计说明书（1天） 答辩（1天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日
电力电子技术课后复试资料
绪论 第一部分：填空题 1.电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。 2.电力电子技术是应用于电力变换领域的电子技术。 3.电能变换的含义是在输入和输出之间，将电压/电流/频率（包含直流）/相位/相 数中的一项以上加以改变。 4.在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在开关 状态，这样才能降低损耗。 5.电力电子技术的研究内容包括两大分支：电力电子器件制造技术和变流技术。 6.半导体变流技术包括用电力电子器件构成的电力变换电路和对其进行控制的技 术，以及构成电力电子装置和电力电子系统的技术。 简答题： 1.什么是电力电子技术？ 答：电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。 2.电能变换电路有什么特点，机械式开关为什么不适合做电能变换电路的开关？答：电能变换电路在输入和输出之间将电压，电流，频率，相位，相数中的一种加以变换。点能变换电路中理想开关应该满足切换时开关时间为0,使用寿命长，而机械开关不能满 足这些要求。 3∙电力电子变换电路包括哪几个大类？ 答：交流变直流-整流，直流变交流-逆变，直流变直流-斩波，交流变交流-交流调压，变频。 电力电子器件 第一部分： 1.电力电子器件是直接用于主电路电路中，实现电能的变换或控制的器件。 2.主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制的电路 3.电力电子器件一般工作在开关状态。 4∙电力电子器件组成的系统，一般由控制电路，驱动电路，主电路三部分组成， 由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。 5.按照器件能够被控制的性质，电力电子器件可分为以下三类：不可控器件，半 控型器件，全控型器件。 6.按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下两类：电流驱动型，电压 驱动型。 7.电力二极管的工作性质可以概括为单向导电性。
电压型单相全桥逆变电路
1.引言 逆变电路所谓逆变，就是与整流相反，把直流电转换成某一固定频率或可变频率的交流电(DC/AC)的过程。 当把转换后的交流电直接回送电网，即交流侧接入交流电源时，称为有源逆变；而当把转换后的交流电直接供给负载时，则称为无源逆变。通常所讲的逆变电路，若不加说明，一般都是指无源逆变电路。 1. 电压型逆变器的原理图 当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压u o为正；当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，u o为负，如此交替进行下去，就在负载上得到了由直流电变换的交流电，u o的波形如图7.4(b)所示。输出交流电的频率与两组开关的切换频率成正比。这样就
实现了直流电到交流电的逆变。 2. 电压型单相全桥逆变电路 它共有4个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。 两对桥臂交替导通180°。 输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。 改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现。 输出电压定量分析 u o成傅里叶级数 基波幅值 基波有效值 ⎪ ⎭ ⎫ ⎝ ⎛ + + + = t t t U uω ω ω π 5 sin 5 1 3 sin 3 1 sin 4 d o d d o1m 27 .1 4 U U U= = π d d 1o 9.0 2 2 U U U= = π
当u o为正负各180°时，要改变输出电压有效值只能改变U d来实现 可采用移相方式调节逆变电路的输出电压，称为移相调压。 各栅极信号为180º正偏，180º反偏，且T1和T2互补，T3和T4互补关系不变。T3的基极信号只比T1落后q ( 0 第五章逆变电路 一.换流方式 1.分类：器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流 2.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 二.逆变 1.逆变电路的概念以及组成：与整流相对应，直流电变成交流电，它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成 ●逆变：把直流电转变成交流电，整流的逆过程。 ●交流侧接电网，为有源逆变 ●交流侧接负载，为无源逆变 ●既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。 2.逆变电路的分类：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逆变电路 ●直流侧是电流源：电流型逆变电路又称为电流源型逆变电路 3.产生逆变的条件： ●有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压 ●晶闸管的控制角α>π/2，使Ud为负值 ●半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压u d不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变 ●欲实现有源逆变，只能采用全控电路 4.逆变和整流的区别：控制角α不同 ●0<α<π/2时，电路工作在整流状态 ●π/2<α<π时，电路工作在逆变状态 5.把a>π/2时的控制角用π-α=β表示，β称为逆变角 ●逆变角β和控制角α的计量方向相反，其大小自β=0的起始点向左方计量 6.逆变电路的基本工作原理： ●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 ●电阻负载时，负载电流i o和u o的波形相同，相位也相同 ●阻感负载时，i o相位滞后于u o，波形也不同 7.逆变失败的原因： ●触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，脉冲丢失、脉冲延时，致使晶闸管不能正常换相●晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通 ●交流电源缺相或突然消失 ●换相的裕量角不足，引起换相失败 8.三相桥整流电路有源逆变状态时各电量的计算： ●U d=-1.35U2cosβ ●输出直流电流的平均值亦可用整流的公式I d=(U-E)/R∑ ●每个晶闸管导通2π/3，故流过晶闸管的电流有效值I VT=I d/√3=0.577I d ●从交流电源送到直流侧负载的有功功率Pd=R∑I d2+E M I d ●在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值I2=√2I VT=√(2/3)I d=0.816I d 9.确定最小逆变角βmin的依据： ●逆变时允许采用的最小逆变角β应等于βmin=δ+γ+θ ●δ晶闸管的关断时间t q折合的电角度，t q大的可达200~300ms，折算到电角度约4︒~5︒ ●γ换相重叠角，随直流平均电流和换相电抗的增加而增大 ●θ安全裕量角，主要针对脉冲不对称程度一般可达5︒约取为10︒ 有源逆变 一、单相有源逆变电路 逆变电路的分类 整流是把交流电变换成直流电供给负载，那么，能不能反过来，利用相控整流电路把直流电变为交流电呢？完全可以。我们把这种整流的逆过程称为逆变。在许多场合，同一套晶闸管或其它可控电力电子变流电路既可作逆变，这种装置称为变流装置或变流器。根据逆变输出交流电能去向的不同，所有逆变电路又分为有源逆变和无源逆变两种。前者以电网为负载，即逆变输出的交流电能回送到电网，后者则以用电器为负载，如交流电机、电炉等。 变流器的两种工作状态 用单相桥式可控整流电路能替代发电机给直流电动机供电，为使电流连续而平稳，在回路中串接大电感Ld称为平波电抗器。这样，一个由单相桥式可控整流电路供电的晶闸管－直流电动机系统就形成了。在正常情况下，它有两种工作状态，其电压电流波形分别示于图3－1、图3－2中。 1.变流器工作于整流状态（0 P点电位高于N点电位，并且U d 应大于电动机的反电势E，才能使变流器输出电能供给电动机作电机运行。此时，电能由交流电网流向直流电源（即直流电动机M的反电势E）。 图3－1 2.变流器工作与逆变状态（p /2 精品资料 三项电压型逆变电路 实验报告 ........................................ 交-直-交变压变频器中逆变器的仿真 一、引言： 逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。 逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从而使负载上得到的实际电压为正弦波。 现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下： 1) 按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。 2) 按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。 3) 按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。 4) 按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。 5) 按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。 6) 按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。 7) 按控制方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。 日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生 本文主要利用MATLAB/Simulink中的电力系统仿真工具箱Simpowersystems对交-直-交变压变频器中的逆变电路部分进行仿真，通过仿真将其与三相正弦工频电源进行性能比较，并得出结论 二、交-直-交变压变频器的基本结构 交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流，如图1所示。第5章逆变电路
有源逆变概念及工作原理
最新三项电压型逆变电路实验报告