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同学们好

今天我们开始学习逆变电路的知识

什么是逆变呢？

习惯上把交流变成直流看成是正方向的

故与整流相反的把直流变成

交流的过程称之为逆变

研究的就是我们只有直流电源

我们想要在一个负载上得到一个

时正时负的交流电

怎么办呢?

同学们

你们可能已经想到了

和整流使用的方法一样

通过切换开关改变接线

如图1所示

当我们在负载侧需要交流正电压的时候

就把直流电源与负载正向相连

过段时间

当我们需要一个负电压的时候

就对换一下连接端子

周而复始

当然这里连接的变换

也是用某种开关来实现

将逆变与整流放在一起

我们看到实际上两者是一个电路的

两种能量流动方向而已

只是把电源和负载

在电路中放置的位置换一换

控制规则都差不多

这里不进行详细的比较了

物理实质是一样的

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

当S1、S4闭合

S2、S3断开时

负载电压uo为左正右负（见图2）

当S1、S4断开

S2、S3闭合时

负载电压uo为左负右正(见图3)

改变两组开关切换频率

可改变输出交流电频率

电阻载时

负载电流io和uo的波形相同

相位也相同

阻感负载时

io相位滞后于uo

波形也不同（见图4）

我们可以看到

这种逆变出来的是一个方波

与我们理想的正弦波还是有距离的

马马虎虎过得去

我们在整流、逆变电路中讨论的

开关是一个理念上面的开关

前面讲到用二极管来做

实际上还有很多不同器件可以选择

例如IGBT等

交流电路还有一个相数的问题

如果我们需要三相电

怎么办呢？以逆变电路为例

在交流侧使用三组开关

各自产生一个相的电压信号

相当于三个逆变电路

然后控制他们的波形

使得三者之间与三相电压

规律同步就可以了

逆变电路有哪几种类型呢？

逆变电路可分为

有源逆变与无源逆变

有源逆变是指逆变输出的

交流电能馈送给交流电源（如电网）

当然必须保证交流输出与

交流电源具有相同的频率和相位

有源逆变的主要应用：

1电力机车回馈制动

当（直流）电力机车

下坡行驶或制动停车时

不仅能将机车位能或动能

转换为电能反馈回电网

而且又能产生所需的制动力矩

2直流输电终端换能站

将高压直流逆变成

工频交流并入当地电网

3新能源发电并网

典型代表 光伏发电 风力发电

无源逆变是指逆变输出的

交流电能供给交流用电负载

逆变输出交流电的频率

或相位不必与交流电源相同

而应根据用电负载的要求来定

甚至是可变的

无源逆变主要应用：

（1）恒压恒频电源

如蓄电池 太阳能电池等

DC源需要向AC负载供电的场合

如：UPS 银行 证券交易所

通讯等机要部门需要不间断供电

电网供电正常时

可以先把电网的交流电整流城直流

给蓄电池充电

当电网停电时

我们就可以把蓄电池的

直流电你变成交流继续供给负载

达到不间断供电的目的

光伏逆变器 将太阳能电池的

输出逆变为满足负载要求的交流

变压变频电源

交流电动机的变频调速

变频是指把固定频率的

交流电能变换成另一频率

或者可调频率的交流电能

实现交流变频有两种基本方式

交交变频即直接变频

和交直交变频即间接变频

间接变频中

核心变换级是直流逆变成交流

属于无源逆变

因此 无源逆变是变频器的

关键技术环节

其控制及性能指标基本上

决定了整个变频器系统的性能指标

3开关电源 开关电源的容量较小

但是应用广泛 数量庞大

开关电源采用

AC DC AC DC

变换结构

其中的DC AC即为无源逆变

通常是方波逆变

是整个开关电源中的

核心变换级和关键技术环节

4感应加热电源

在感应线圈中通以中频或高频交流电流

产生交变磁通

在交变磁场作用下

金属加热工件中产生涡流与磁滞效应

使工件均匀透热

当然 根据直流侧电源性质的不同

逆变电路又可分为电压型逆变电路

和电流型逆变电路

单相半桥电压型逆变电路及其工作波形

电路结构特点 见图5

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

因为输出电压极性不可改变

交流侧要向直流侧反馈无功

只能通过改变电流的方向实现

所以需并联反馈二极管

以提供反向电流通路

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

负载连接在直流电源中点

和两个桥臂的联结点之间

工作原理 见图6

V1和V2栅极信号

在一周期内各半周正偏 半周反偏

两者互补

设t2时刻以前V1为通态 V2为断态

电源通过V1相负载供电

输出电压u0为右正左负

大小为Ud/2

t2时刻给V1关断信号

给V2开通信号 则V1关断

但电感中的电流i0不能突变

于是VD2先导通续流

t3时刻i0降为零时

VD2截止V2开通

负载电流i0开始反向

同样在t4时刻给V2关断信号

给V1开通信号 则V2关断

但电感中的电流i0不能突变

于是VD1导通续流

t5时刻i0为零时

VD1截止 V1开通

负载电流i0开始反向

V1或V2通时

i0和uo同方向

直流侧向负载提供能量

VD1或VD2通时

i0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

V1 V2不能同时导通

输出电压uo为矩形波

幅值为Um=Ud/2

单相全桥电压型逆变电路及其工作波形

电路特点 见图7

共四个桥臂

可看成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

但幅值高出一倍

要改变输出交流电压的有效值

只能通过改变直流电压Ud来实现

电路工作原理

移相调压方式

V3的基极信号比V1落后θ

V3 V4的栅极信号分别比

V2 V1的前移180°-θ

输出电压是正负各为θ的脉冲

我们分析一个周期的工作情况

t1时刻前V1和V4导通uo=Ud

t1时刻由于V4的控制信号

UG4变为低电平

V3的控制信号UG3变为高电平

V4截止 而因负载电感中的

电流i0不能突变

V3不能立刻导通

VD3导通续流uo=0

t2时刻由于V1的控制信变UG1为低电平

V2的控制信号UG2变为高电平,V1截止

而V2不能立刻导通

VD2导通续流

和VD3构成电流通道

uo=-Ud

到负载电流过零并开始反向时

VD2和VD3截止

V2和V3开始导通

uo仍为-Ud

t3时刻由于V3的控制信号UG3 变为低电平

V3截止而V4控制信号UG4

变为高电平但V4不能立刻导通

VD4导通续流uo再次为零

可见改变θ就可调节输出电压

同学们

今天我们学习了逆变电路的知识

主要讲述了电压型单相半桥

和单相全桥逆变电路的工作过程

对于电压型三相全桥逆变电路

以及电流型逆变电路

请同学们自己学习

今天的课就到这里

同学们再见