PowerElectronics廣東工業大學第5章逆變電路(DC/AC變換）5.1換流方式5.2電壓型逆變電路5.3電流型逆變電路5.4多重逆變電路和多電平逆變電路

本章小結1PowerElectronics廣東工業大學逆變把直流電變成交流電源逆變交流側接有電源逆變電路無源逆變交流側直接和負載連接一般指無源逆變電路第5章逆變電路(DC/AC變換）2PowerElectronics廣東工業大學逆變電路應用廣泛，在各種直流電源電池向交流負載供電時，就需要逆變電路。交流電機調速用變頻器、不間斷電源、感應加熱電源等電力電子裝置其電路的核心部分都是逆變電路。換流變流電路在工作過程中不斷發生電流從一個支路向另一個支路的轉移。3PowerElectronics廣東工業大學第5章逆變電路(DC/AC變換）5.1換流方式5.2電壓型逆變電路5.3電流型逆變電路5.4多重逆變電路和多電平逆變電路

本章小結4PowerElectronics廣東工業大學5.1換流方式5.1.1逆變電路的基本工作原理5.1.2換流方式分類5PowerElectronics廣東工業大學5.1.1逆變電路的基本工作原理負載a)S1S2S3S4iouoUdb)tuoiot1t2圖5-1逆變電路及其波形舉例S1~S4是橋式電路的4個臂，由電力電子器件及輔助電路組成。當開關S1、S4

閉合，S2、S3斷開時，負載電壓uo為正；當S1、S4斷開，S2、S3閉合時，uo為負。直流電變成了交流電，改變兩組開關的切換頻率，即可改變輸出交流電的頻率。當負載為電阻時，io和uo的波形相同，相位也相同當負載為阻感時，io相位滯后于uo，波形也不同設t1時刻前S1、S4導通，uo和io均為正

t1時刻斷開S1、S4，合上S2、S3，uo極性立刻變負，但io不能立刻改變而維持原方向

io從直流電源負極流出，經S2、負載和S3流回正極，負載電感中儲存的能量向直流電源反饋，io逐漸減小，到t2時刻降為零，之后io才反向并逐漸增大。6PowerElectronics廣東工業大學5.1換流方式5.1.1逆變電路的基本工作原理5.1.2換流方式分類7PowerElectronics廣東工業大學5.1.2換流方式分類換流全控型器件可通過門極得控制使其關斷，半控型器件晶閘管，必須利用外部條件或采取其它措施才能使其關斷。一般在晶閘管電流過零后施加一定時間反向電壓，才能關斷。開通時關斷時無論支路是有全控型還是半控型電力電子器件組成，只要有適當的門極驅動信號，就可使其開通。換相8PowerElectronics廣東工業大學1.器件換流利用全控型器件的自關斷能力進行換流2.電網換流可控整流電路三相交流調壓電路電網換流采用相控方式的交交變頻電路只要把負的電網電壓施加在欲關斷的晶閘管上即可使其關斷，不需要器件具有門極可關斷能力，也不需要為換流附加任何元件。但不適用于沒有交流電網的無源逆變電路由電網提供換流電壓9PowerElectronics廣東工業大學3.負載換流負載電流相位超前于負載電壓的場合負載為電容性負載時實現負載換流負載為同步電動機時由負載提供換流電壓圖5-2a)負載換流電路RLCEdLdVT1VT2VT3VT4uoioida)4個橋臂均由晶閘管組成負載是電阻電感串聯后再和電容并聯，工作在接近并聯諧振狀態而略呈容性。直流側串入大電感Ld，工作過程中可認為

id基本沒有脈動10PowerElectronics廣東工業大學b)wtwtwtwtOOOOiit1uouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4圖5-2

b)負載換流工作波形

4個臂的切換僅使電流路徑改變，負載電流基本呈矩形波負載工作在對基波電流接近并聯諧振的狀態，對基波阻抗很大而對諧波阻抗很小，uo波形接近正弦波

T1時刻前：VT1、VT4為通態，VT2、VT3為斷態，uo、io均為正，VT2、VT3上施加的電壓即為uot1時刻觸發VT2、VT3使其開通，uo通過VT2、VT3本別加到VT4、VT1上使其承受反向電壓而關斷，電流從VT1、VT4換到VT3、VT2

觸發VT2、VT3時刻，

t1必須在uo過零前并留有足夠裕量，才能使換流順利完成11PowerElectronics廣東工業大學4.強迫換流（電容換流）設置附加的換流電路，給欲關斷的晶閘管強迫施加反向電壓或反向電流的換流方式直接耦合式強迫換流由換流電路內電容直接提供換流電壓SVT負載+圖5-3

直接耦合式強迫換流原理圖晶閘管VT通態時，預先給電容C按圖5-3中所示極性充電。合上開關S，就可使晶閘管被施加反向電壓而關斷12PowerElectronics廣東工業大學電感耦合式強迫換流通過換流電路內電容和電感的耦合提供換流電壓或換流電流CL+VDSCVT負載+LSVT負載VDb)a)圖5-4電感耦合式強迫換流原理圖圖5-4a中晶閘管在LC振蕩第一個半周期內關斷圖5-4b中晶閘管在LC振蕩第二個半周期內關斷圖a中，接通S后，LC振蕩電流將反向流過VT，與VT的負載電流相減，直到VT的合成正向電流減至零后，再流過二極管VD。圖b中，接通S后，LC振蕩電流先正向流過VT并和VT中原有的負載電流疊加，經過半個振蕩周期振蕩電流反向流過VT，直到VT的合成正向電流減至零后，再流過二極管VD。13PowerElectronics廣東工業大學給晶閘管加上反向電壓而使其關斷的換流電壓換流電流換流先使晶閘管電流減為零，然后通過反并聯二極管使其加反向電壓的換流器件換流只適用于全控型器件電網換流負載換流針對晶閘管強迫換流14PowerElectronics廣東工業大學器件換流強迫換流因器件或變流器自身原因引起換流自換流電網換流負載換流借助于外部手段（電網電壓或負載電壓）換流外部換流自換流逆變電路采用自換流方式逆變的電路外部換流逆變電路采用外部換流方式逆變的電路熄滅

當電流不是從一個支路向另一個支路轉移，而是在支路內部終止流通而變為零15PowerElectronics廣東工業大學第5章逆變電路(DC/AC變換）5.1換流方式5.2電壓型逆變電路5.3電流型逆變電路5.4多重逆變電路和多電平逆變電路

本章小結16PowerElectronics廣東工業大學5.2電壓型逆變電路5.2.1單相電壓型逆變電路5.2.2三相電壓型逆變電路17PowerElectronics廣東工業大學5.2電壓型逆變電路電流型逆變電路（電流源型逆變電路）電壓型逆變電路（電壓源型逆變電路）直流側是電壓源直流側是電流源+-CRLUdV1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoio圖5-5

電壓型全橋逆變電路(全橋逆變電路）18PowerElectronics廣東工業大學電壓型逆變電路的特點1）直流側為電壓源或并聯有大電容，相當于電壓源。直流側電壓基本無脈動，滯留賄賂呈現低阻抗。2）輸出電壓為矩形波，與負載阻抗角無關，交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。3）當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量作用。為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯反饋二極管。

19PowerElectronics廣東工業大學5.2電壓型逆變電路5.2.1單相電壓型逆變電路5.2.2三相電壓型逆變電路20PowerElectronics廣東工業大學5.2.1單相電壓型逆變電路1．半橋逆變電路+-RLa)UdiouoV1V2VD1VD2Ud2Ud2圖5-6a)單相半橋電壓型逆變電路半橋逆變電路有兩個橋臂，每個橋臂有一個可控器件和一個反并聯二極管組成。在直流側接有兩個相互串聯的足夠大的電容，兩個電容的聯結點是直流電源的中點。負載聯結在直流電源中點和兩個橋臂聯結點之間。21PowerElectronics廣東工業大學ttOOONb)uoUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2圖5-6b)單相半橋電壓型逆變電路工作波形設開關器件V1和V2柵極信號在一周期內各半周正偏、半周反偏，兩者互補。當負載為感性時，工作波形如圖5-6b所示輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2

輸出電流io波形隨負載情況而異。

t2時刻以前V1通，V2斷

t2時刻給V1關斷信號，給V2開通信號，則V1關斷，但感性負載中io不能立即改變方向，于是V2導通續流。

t3時刻io降為零時，VD2截止，V2開通，io開始反向。

t4時刻給V2關斷信號，給V1開通信號，V2關斷，VD1先導通續流，t5時刻V才開通。

V1或V2通時，負載電流io和電壓uo同方向，直流側向負載提供能量

VD1或VD2通時，io和uo反向，負載電感中貯藏的能量向直流側反饋22PowerElectronics廣東工業大學負載電感將其吸收的無功能量反饋回直流側，反饋回的能量暫時儲存在直流側電容器中，直流側電容器起著緩沖這種無功能量的作用。二極管反饋二極管續流二極管是負載向直流側反饋能量的通道使負載電流連續可控器件是不具有門極可關斷能力的晶閘管時，須附加強迫換流電路才能正常工作。23PowerElectronics廣東工業大學半橋逆變電路特點優點簡單，使用器件少缺點輸出交流電壓幅值Um僅為Ud/2，直流側需兩電容器串聯，工作時要控制兩個電容器電壓均衡半橋逆變電路常用于幾kW以下的小功率逆變電源24PowerElectronics廣東工業大學2．全橋逆變電路+-CRLUdV1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoio圖5-5

電壓型全橋逆變電路(全橋逆變電路）電壓型全橋逆變電路可看成由兩個半橋電路組合而成，共4個橋臂，橋臂1和4為一對，橋臂2和3為另一對，成對橋臂同時導通，兩對交替各導通180°25PowerElectronics廣東工業大學ttOOONb)uoUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2圖5-6b)單相半橋電壓型逆變電路工作波形電壓型全橋逆變電路輸出電壓uo的波形和圖5-6b的半橋電路的波形uo形狀相同，也是矩型波，但幅值高出一倍，Um=Ud輸出電流io波形和圖5-6b中的io形狀相同，幅值增加一倍

VD1

、V1、VD2、V2相繼導通的區間，分別對應VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相繼導通的區間26PowerElectronics廣東工業大學全橋逆變電路是單相逆變電路中應用最多的，對電壓波形進行定量分析將幅值為Uo的矩形波uo展開成傅里葉級數，得其中基波幅值Uo1m和基波有效值Uo1分別為上述公式對半橋逆變電路也適用，將式中的ud換成Ud

/2

uo為正負電壓各為180°的脈沖時，要改變輸出電壓有效值只能通過改變輸出直流電壓Ud來實現(5-1)(5-3)(5-2)27PowerElectronics廣東工業大學采用移相方式調節逆變電路的輸出電壓實際就是調節輸出電壓脈沖的寬度移相調壓+-CRLUdV1V2uoioV3V4VD1VD2VD3VD4圖5-7單相全橋逆變電路的移相調壓方式a)各IGBT柵極信號為180°正偏，180°反偏，且V1和V2柵極信號互補，V3和V4柵極信號互補

V3的基極信號不是比V1落后180°，而是只落后q

(0<q<180°)

V3、V4的柵極信號分別比V2、V1的前移180°-q

輸出電壓uo是正負各為q的脈沖28PowerElectronics廣東工業大學tOtOtOtOtOqb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo圖5-7單相全橋逆變電路的移相調壓方式

t1時刻前V1和V4導通，輸出電壓uo為ud

t1時刻V3和V4柵極信號反向，V4截止，因io不能突變，V3不能立即導通，VD3導通續流，因V1和VD3同時導通，所以輸出電壓為零各IGBT柵極信號uG1~uG4及輸出電壓uo、輸出電流io的波形見圖5-7b

t2時刻V1和V2柵極信號反向，V1截止，

V2不能立即導通，VD2導通續流，和VD3構成電流通道，輸出電壓為-Ud

到負載電流過零開始反向，VD2和VD3截止，V2和V3開始導通，uo仍為-Ud

t3時刻V3和V4柵極信號再次反向，V3截止，

V4不能立刻導通，VD4導通續流，

uo再次為零輸出電壓uo的正負脈沖寬度各為θ，改變θ

，可調節輸出電壓29PowerElectronics廣東工業大學在純電阻負載時，VD1~VD4不再導通，不起續流作用，uo為零的期間，4個橋臂均不能導通，負載沒有電流。采用改變正負脈沖寬度的方法來調節半橋逆變電路的輸出電壓，上下兩橋臂柵極信號不再是各180°正偏、180°反偏且互補，而是正偏寬度為θ，反偏寬度為360°-θ，兩者相位差為180°。這時輸出電壓uo也是正負脈沖的寬度各為θ。30PowerElectronics廣東工業大學3．帶中心抽頭變壓器的逆變電路圖5-8帶中心抽頭變壓器的逆變電路負載+-iouoUdV1V2VD1VD2交替驅動兩個IGBT，經變壓器耦合給負載加上矩形波交流電壓兩個二極管的作用也是給負載電感中貯藏的無功能量提供反饋通道

Ud和負載參數相同，變壓器一次側2個繞組和二次側繞組的匝比為1:1:1時，uo和io波形及幅值與全橋逆變電路完全相同

帶中心抽頭變壓器的逆變電路比全橋電路少用一半開關器件，但器件承受的電壓為2Ud，比全橋電路高一倍，必須有一個變壓器31PowerElectronics廣東工業大學5.2電壓型逆變電路5.2.1單相電壓型逆變電路5.2.2三相電壓型逆變電路32PowerElectronics廣東工業大學5.2.2三相電壓型逆變電路圖5-9三相電壓型橋式逆變電路三個單相逆變電路可組合成一個三相逆變電路，采用IGBT作為開關器件的電壓型三相橋式逆變電路可看成由三個半橋逆變電路組成。N'N+-UVWV1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2電壓型三相橋式逆變電路也是180°導電方式每橋臂導電角度180°，同一相上下兩臂交替導電，各相開始導電的角度依次相差120°

在任一瞬間將有三個橋臂同時導通每次換流都是在同一相上下兩臂之間進行，也稱為縱向換流33PowerElectronics廣東工業大學圖5-10電壓型三相橋式逆變電路的工作波形U相輸出當橋臂1導通時，

uUN’

=Ud

/2

當橋臂4導通時，

uUN’=－Ud

/2

uUN’的波形幅值是為Ud/2

的矩形波

V、W兩相情況和U相類似uVN’

、uWN’的波形形狀與uUN’相同，只是依次相差120°34PowerElectronics廣東工業大學負載線電壓負載相電壓將上兩式整理得負載中點N和電源中點N′之間電壓uUN’(5-4)(5-5)(5-5)35PowerElectronics廣東工業大學(5-7)負載為三相對稱負載，則有uUN+uVN+uWN=0，可得

uNN’的也是矩形波，但其頻率為uUN’頻率的3倍，幅值為其1/3,即為Ud

/6負載參數已知時，可由uUN波形求出U相電流iU波形，負載的阻抗角j不同，iu的波形形狀和相位都有所不同圖5-10電壓型三相橋式逆變電路的工作波形36PowerElectronics廣東工業大學圖5-10電壓型三相橋式逆變電路的工作波形橋臂1和橋臂4之間的換流過程和半橋電路相似。上橋臂1中的V1從通態轉換到斷態時，因負載電感中的電流不能突變，下橋臂4中的VD4先導通續流，待負載電流降為零，橋臂4中電流反向時，V4才開始導通。負載的阻抗角j越大，VD4

導通時間越長。

iu的上升段為橋臂1導電的區間，其中iu<0時為VD1導通，iu>0時為V1導通。

iu的下降段為橋臂4導電的區間，其中iu>0時為VD4導通，iu<0時為V4導通。

iv、iw的波形和iu形狀相同，相位依次相差120°。橋臂1、3、5的電流相加可得直流側電流id的波形，id每隔60°脈動一次，直流側電壓基本無脈動，因此逆變器從交流側向直流側傳送的功率是脈動的，這也是電壓型逆變電路的一個特點37PowerElectronics廣東工業大學三橋式逆變電路輸出線電壓uUV展開成傅里葉級數得式中，n=6k±1,k為自然數輸出線電壓有效值UUV為基波幅值為(5-8)(5-9)(5-10)38PowerElectronics廣東工業大學基波有效值為三橋式逆變電路負載相電壓uUN展開成傅里葉級數得式中，n=6k±1,k為自然數負載相電壓有效值UUN為(5-11)(5-12)(5-13)39PowerElectronics廣東工業大學基波幅值為基波有效值為(5-14)(5-15)為了防止同一相上下兩橋臂開關器件同時導通而引起的直流側電源短路，要采取“先斷后通”的方法。即先給應關斷的器件關斷信號，待其關斷后留一定的時間裕量，然后再給應導通的器件發出開通信號，即在兩者之間留一個短暫的死區時間，死區時間的長短視器件的開關速度而定，器件的開關速度越快，所留的死區時間越短。40PowerElectronics廣東工業大學第5章逆變電路(DC/AC變換）5.1換流方式5.2電壓型逆變電路5.3電流型逆變電路5.4多重逆變電路和多電平逆變電路

本章小結41PowerElectronics廣東工業大學5.3電流型逆變電路5.3.1單相電流型逆變電路5.3.2三相電流型逆變電路42PowerElectronics廣東工業大學電流型逆變電路一般在逆變電路直流側串聯一個大電感，因大電感中的電流脈動很小，可近似看成直流電流源圖5-11電流型三相橋式逆變電路圖中GTO使用反向阻斷型器件，交流側電容器是為吸收換流時負載電感中存貯的能量二設計的43PowerElectronics廣東工業大學電流型逆變電路主要特點1)

直流側串聯有大電感，相當于電流源。直流側電流基本無脈動，直流回路呈現高阻抗。2)

電路中開關器件的作用只是改變直流電流的流通路徑，與負載阻抗角無關，交流側輸出電壓波形和相位側因負載阻抗情況的不同而不同。3)

當交流側為足感負載時需要提供無功功率，直流側電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關器件反并聯二極管。44PowerElectronics廣東工業大學5.3電流型逆變電路5.3.1單相電流型逆變電路5.3.2三相電流型逆變電路45PowerElectronics廣東工業大學5.3.1單相電流型逆變電路圖5-12單相橋式電流型（并聯諧振式）逆變電路4橋臂，每橋臂晶閘管各串聯一個電抗器LT，用來限制晶閘管開通時的di/dt，各橋臂的LT之間不存在互感。使橋臂1、4和橋臂2、3以1000~2500Hz的中頻輪流導通，就可以在負載上得到中頻交流電。采用負載換相方式，要求負載電流略超前于負載電壓。

R和L串聯為感應線圈的等效電路，因功率因數很低，故并聯補償電容器C和L、R構成并聯諧振電路，故此電路稱為并聯諧振式逆變電路。負載戶換流方式要求負載電流超前電壓，使負載電路總體工作在容性小失諧的情況下。交流輸出電流波形接近矩形波，其中含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠小于基波。因基波頻率接近負載電路諧振頻率，故負載電路對基波呈現高阻抗，而對諧波呈現低阻抗，諧波在負載電路上產生的壓降很小，因此負載電壓波形接近正弦波。46PowerElectronics廣東工業大學圖5-13并聯諧振式逆變電路工作波形

在交流電流的一個周期內，有兩個穩定導通階段和兩個換流階段。

t1~t2之間為VT1和VT4穩定導通階段，io=Idt2時刻前在電容C上建立了左正右負的電壓

t2時刻觸發VT2和VT3，VT2和VT3開通，開始進入換流階段，VT1和VT4不能立刻關斷，其電流有一個減小過程。VT2和VT3的電流有一增大過程

t2時刻后，4個晶閘管全部導通，負載電容電壓經兩個并聯的放電回路同時放電，在此過程中，VT1、VT4電流逐漸減小，VT2和VT3電流逐漸增大

t=t4

時，VT1、VT4電流減至零而關斷，直流側電流Id全部從VT1、VT4轉移到VT2、VT3，換流階段結束。換流時間t4-t2=tγ47PowerElectronics廣東工業大學晶閘管在電流減小到零后，尚需一段時間才能恢復正向阻斷能力，在t4時刻換流結束后，還要使VT1、VT4承受一段反壓時間tb才能關斷，tb=t5-t4應大于晶閘管的關斷時間tq為保證可靠換流，應在uo過零前td=t5-t2時刻觸發VT2、VT3td為觸發引前時間io超前于uo的時間tj表示為電角度w為電路工作角頻率；g、b分別是tg、tb對應的電角度,j也就是功率因數角(5-16)(5-17)(5-18)48PowerElectronics廣東工業大學圖5-13并聯諧振式逆變電路工作波形

t4~t6之間是VT2、VT3的穩定導通階段

t6以后又進入從VT2、VT3導通向VT1、VT4導通的換流階段在換流過程中，上下橋臂的LT上的電壓極性相反，如不考慮晶閘管壓降，則uAB=0

uAB的脈動頻率為交流輸出電壓頻率的兩倍

uAB為負的部分，逆變電路從直流電源吸取的能量為負，負載和直流電源之間無功能量的交換在直流側，Ld起到緩沖這種無功能量的作用。49PowerElectronics廣東工業大學如忽略換流過程，io可近似成矩形波，展開成傅里葉級數

基波電流有效值Io1為

(5-19)(5-20)50PowerElectronics廣東工業大學如忽略電抗器Ld的損耗，uAB的平均值等于Ud，忽略晶閘管壓降，從uAB波形可得51PowerElectronics廣東工業大學(5-21)近似認為cos(g/2)≈1,式（5-18）可為或52PowerElectronics廣東工業大學自勵方式實際工作過程中，為保證電路正常工作，必須使工作頻率適應負載的變化而自動調整的控制方式他勵方式固定工作頻率的控制方式解決自勵方式起動問題方法附加預充電起動電路先用他勵方式，系統開始工作后再轉入自勵方式53PowerElectronics廣東工業大學5.3電流型逆變電路5.3.1單相電流型逆變電路5.3.2三相電流型逆變電路54PowerElectronics廣東工業大學5.3.2三相電流型逆變電路圖5-11電流型三相橋式逆變電路基本工作方式是120°導電方式，每個臂一周期內導電120°，按VT1~VT6的順序每隔60°依次導通。每時刻上下橋臂組各有一個臂導通，在上下橋臂組內依次換流，為橫向換流55PowerElectronics廣東工業大學圖5-14電流型三相橋式逆變電路輸出波形

輸出電流波形和負載性質無關，是正負脈沖各120°的矩形波輸出電流波形和三相橋式可控整流電路在大電感負載下的交流輸入電流波形相同，諧波分析表達式也相同輸出線電壓波形和負載性質有關，大體為正弦波，但疊加了一些脈沖,這是由于逆變器中的換流過程而產生的56PowerElectronics廣東工業大學輸出交流電流的基波有效值IU1和直流電流Id的關系為(5-22)串聯二極管式晶閘管逆變電路主要用于中大功率交流電動機調速系統電流型三相橋式逆變電路，各橋臂的晶閘管和二極管串聯使用，電路仍為120°導電工作方式，輸出波形和圖5-14的波形大體相同各橋臂之間換流采用強迫換流方式，電容C1~C6為換流電容M3UVW+-LIdC1C2C3C4C5C6VD1VD2VD3VD4VD5VD6UdVT1VT2VT3VT4VT5VT6圖5-15串聯二極管式晶閘管逆變電路

對共陽極晶閘管，電容器與導通晶閘管相連一端極性為正，另一端為負，不與導通晶閘管相連的另一電容器電壓為零共陰極晶閘管與共陽極晶閘管情況類似，只是電容器電壓極性相反在分析換流過程中，常用等效換流電容概念57PowerElectronics廣東工業大學+-UVWb)VT1VT2VT3VD1VD2VD3C13Id-+UVWc)VT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdiViViU=Id-iV-+UVWd)VT1VT2VT3VD1VD2VD3C13Id+-UVWa)VT1VT2VT3VD1VD2VD3C13Id圖5-16換流過程各階段的電流路徑假設換流前VT1和VT2導通通，C13電壓UC0左正右負恒流放電換流過程可分為兩個階段二極管換流

t1時刻給VT3觸發脈沖導通，而VT1被施以反向電壓而關斷

Id從VT1換到VT3，C13通過VD1、U相負載、W相負載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電，放電電流恒為Id，故稱恒流放電階段

C13電壓uC13下降到零之前，VT1一直承受反壓，只要反壓時間大于晶閘管關斷時間tq就能保證可靠關斷

t2時刻uC13降到零，之后在U相負載電桿的作用下，開始對C13反向充電。忽略負載電阻壓降，則在t2時刻uC13=0后，二極管VD3正向偏置導通，開始流過電流iV，VD1流過充電電流iU=Id-iV，VD1和VD3同時通，進入二極管換流階段隨著C13充電電壓不斷增高，充電電流逐漸減小，iV逐漸增大，到t3時刻iU減到零，iV=Id，VD1承受反壓而關斷，二極管換流階段結束

t3以后，進入VT2、VT3穩定導通階段58PowerElectronics廣東工業大學電感負載時

uC1的波形和uC13完全相同，在換流過程中，

uC1從UC0降為－UC0C3和C5串聯后再和C1并聯的，換相過程電壓變化的幅度是C1的一半換流過程中，uC3從零變到-UC0，uC5從UC0變到零圖5-17串聯二極管晶閘管逆變電路換流過程波形59PowerElectronics廣東工業大學電流型三相橋式逆變器可驅動同步電動機，利用滯后于電流相位的反電動勢可實現負載換流用逆變器驅動同步電機時，工作特性和調速方式和直流電動機相似，但無換向器，因此稱為無換向器電動機圖5-18無換相器電動機的基本電路60PowerElectronics廣東工業大學圖5-18無換相器電動機的基本電路圖5-19無換相器電動機電路工作波形由三相可控整流電路為逆變電路提供直流電源，逆變電路采用1200導電方式，利用電動機反電勢實現換流

BQ是轉子位置檢測器，檢測磁極位置以決定什么時候給哪個晶閘管發出觸發脈沖61PowerElectronics廣東工業大學第5章逆變電路(DC/AC變換）5.1換流方式5.2電壓型逆變電路5.3電流型逆變電路5.4多重逆變電路和多電平逆變電路

本章小結62PowerElectronics廣東工業大學

5.4多重逆變電路和多點平逆變電路5.4.1多重逆變電路5.4.2多電平逆變電路63PowerElectronics廣東工業大學電壓型電路輸出電壓是矩形波電流型電路輸出電流是矩形波減少矩形波中所含諧波多重逆變電路把幾個矩形波組合起來，使之接近正弦波形改變電路結構為多電平逆變電路，它能輸出較多電平，使輸出電壓接近正弦波形64PowerElectronics廣東工業大學

5.4多重逆變電路和多點平逆變電路5.4.1多重逆變電路5.4.2多電平逆變電路65PowerElectronics廣東工業大學5.4.1多重逆變電路電壓型逆變電路和電流型逆變電路都可以實現多重化二重單相電壓型逆變電路由兩個單相全橋逆變電路組成，輸出通過變壓器T1和T2串聯起來UdT1T2u1u2uoj=600圖5-20二重單相逆變電路66PowerElectronics廣東工業大學圖5-21二重逆變電路的工作波形將兩個單項逆變電路導通的相位u1和u2相位錯開j=60°，則對于u1和u2中的3次諧波錯開了3×60°=180°

通過變壓器串聯合成后，兩者中所含3次諧波互相抵消，所得到的總輸出電壓中不含3次諧波

uo波形是120°矩形波，和三相橋式逆變電路180°導通方式下的線電壓輸出波形相同，其中含6k±1次諧波，3k次諧波都被抵消67PowerElectronics廣東工業大學多重逆變電路串聯多重并聯多重把幾個逆變電路的輸出串聯起來，多用于電壓型把幾個逆變電路的輸出并聯起來，多用于電流型68PowerElectronics廣東工業大學UVWNT1A1T2B1A21C1B21A22C21B22C22uUNuU2uU1UdIII圖5-22三相電壓型二重逆變電路三相電壓型二重逆變電路由兩個三相橋式逆變電路構成，輸入直流電源公用，輸出電壓通過變壓器T1和T2串聯合成兩個逆變電路均為180°導通方式，輸出線電壓都是1200矩形波工作時逆變橋II的相位比逆變橋I滯后30°

T1為D/Y聯結，線電壓變比為1：√3（一次和二次繞組匝數相等）變壓器T2一次側是三角形聯結，二次側兩繞組，采用曲折星形接法，其二次電壓相對于一次電壓而言，比T1的接法超前30°，以抵消逆變橋II比逆變橋I滯后的30°。這樣，uU2和uU1的基波相位就相同69PowerElectronics廣東工業大學圖5-24三相電壓型二重逆變電路波形圖圖5-23二次側基波電壓合成相量圖為了使uU2和uU1的基波幅值相同，T1和T2二次側間的匝比應為1/√3，T1、T2二次側基波電壓合成相量圖如圖5-23所示圖5-24中uUN比uU1接近正弦波70PowerElectronics廣東工業大學uU1展成傅里葉級數得式中，

n=6k±1，

k為自然數，uU1的基波分量有效值為

n次諧波有效值(5-23)(5-24)(5-25)71PowerElectronics廣東工業大學輸出相電壓uUN展開成傅里葉級數，可得其基波電壓有效值

n次諧波有效值

式中，n=12k±1，k為自然數，

uUN中已不含5次、7次等諧波直流側電流每周期脈動12次，稱為12脈波逆變電路使m個三相橋逆變電路的