文档介绍：第6章DC-AC变换技术§、功率流向和波形指标§ 方波逆变器§(PWM)返回把直流电变成交流电称为逆变,相应的功率变换装置被称为逆变器。如果把逆变器的交流侧接到交流电源上,把直流电逆变成同频率的交流电送到电网去,叫有源逆变;如果逆变器的交流侧不与电网连接,而是直接接到负载,即把直流电逆变成某一频率的交流电供给负载,则叫无源逆变。DC-AC方框图如图6-1所示。图6-1DC-AC方框图§、功率流方向和指标1、分类逆变器分为单相和三相两大类。单相逆变器适用于小、中功率;三相逆变器适用于中、大功率。这两大类按不同的特点又可分为:1)按输入电源特点输入电压为恒压源称为电压源逆变器(VoltageSourceInverter缩写VSI)或电压型逆变器,如图6-2所示,电压源逆变器的输入特点是其输入具有理想电压源性质;输入为恒流源称为电流源逆变器(CurrentSourceInverter缩写CSI),或电流型逆变器,如图6-3所示,电流源逆变器输入为理想电流源,在实际应用中使用较少。图6-2电压源逆变器图6-3电流源逆变器电压源逆变器又可分为:a、具有可变直流电压环节(VariableDClink)的电压源逆变器,如图6-4所示。由DC-DC变换器或可控整流获得可变的直流电压,输出电压幅度取决于输入可变直流电压,输出电压频率由逆变器决定。一般情况下,该变换器输出电压为方波。b、具有恒定直流电压环节(FixedDClink)的电压源逆变器,方块图如图6-5所示。其直流电压恒定,输出电压幅度和频率利用PWM技术同步调整。图6-4具有可变直流电压环节的电压源逆变器图6-5具有恒定直流电压环节的电压源逆变器2)按电路结构特点可分为半桥式、全桥式,推挽式和单管式逆变器。3)按器件的换流特点可分为强迫换流式和自然换流式逆变器。4)按负载特点可分为谐振式和非谐振式逆变器。5)按输出波形可分为正弦式和非正弦式逆变器。工业用的特殊交流电源有变频变压电压源VVVF(variablevoltagevariablefrequency)和恒频恒压电压源CVCF(constantvoltageconstantfrequency)。2、逆变器功率流方向无论逆变器输出是方波还是正弦,在负载为感性或容性负载时,其输出电压滞后或超前电流。因此,在任意时刻(除阻性负载)其输出功率的瞬时值有正有负。正的输出功率表明逆变器输出功率,即能量从逆变器输入向负载传输;负的输出功率表明逆变器工作于整流状态,从负载向逆变器反馈能量。因此逆变器必须能够工作在四个象限才能适应各种不同的负载情况。设逆变器输出电压为正弦,输出电流滞后于输出电压φ弧度,在此负载情况下,其输出功率情况可以从图从图6-6和6-7中可知,在第一象限,逆变器输出电压和电流均为正,逆变器输出能量;在第三象限,逆变器输出电压和电流均为负,逆变器输出能量;即在1、4象限,逆变器工作在逆变状态。在第二象限,逆变器输出电压为负,电流为正,逆变器从负载向逆变器反馈能量;在第三象限,逆变器输出电压为正,电流为负,逆变器从负载向逆变器反馈能量。即在2、3象限,逆变器工作在整流状态。为了使逆变其能够在四个象限工作,功率开关管反并联一个二极管即可实现,连接如图6-8所示。图6-6逆变器输出瞬时电压和电流曲线图6-7四象限工作情况图6-8反并联二极管3、逆变器波形指标实际逆变器的输出波形总是偏离理想的正弦波形,含有谐波成分,为了评价输出波形的品质质量,从电压角度引入下述几个参数指标:1)谐波因子(HarmonicFactor)第n次谐波因子HFn定义为第n次谐波分量有效值同基波分量有效之值比,即2)总谐波(畸变)因子THD(Totalharmonicdistortionfactor)该参数表征了一个实际波形同基波分量的接近程度。输出为理想正弦波的THD为零。3)畸变因子(Distortionfactor)总谐波因子指示了总的谐波合量,但它并不能告诉我们每一个谐波分量的影响程度,畸变因子定义:对于第次谐波的畸变因子定义如下:返回§ 方波逆变器1、单相半桥式逆变电路半桥式逆变电路如图6-9(a)所示,在直流侧有两个相互串联的足够大的电容,使得两个电容的联结点为直流电压的中点。两个电容构成一个桥臂,开关管和及其反并二极管和构成另一个桥臂,两桥臂的中点为输出端,可以通过变压器输出,也可由这两端直接输出。因电容C容量较大,每个电容两端电压,B点电位基本上不变,A点的电位则取决于器件的工作情况。图6-9半桥逆变器的主电路及主要波形