变频器的基本结构和工作原理.ppt

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1、第三章 变频器的基本结构和工作原理 3.1 概述 3.2 交-直-交变频器 3.3 SPWM控制技术 3.4 交-交变频器,瞬戎嗅劲驶藩怂区迎铅遥蓟儒绒闯命服彤悠辨愤抹艇袖罢竣鼎具依蜘层运变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3.1概述 1、变频器是一种典型的采用了变频技术的电动机驱动控制用电气设备 2、变频器电路由主电路和控制电路组成，其中主电路采用各种电力电子电路构成 3、所谓电力电子电路是指利用电力电子器件对工业电能进行变换和控制的大功率电子电路。由于电力电子电路主要用来处理高电压大电流的电能，为了减少电路对电能的损耗，电力电子器件通常工作于开关状态，因此电力电子电路实质

2、上是一种大功率开关电路 4、电力电子电路是变频技术的具体实现，包括整流电路（AC-DC转换电路）、斩波电路（DC-DC转换电路）、逆变电路（DC-AC转换电路）、交-交变频电路（AC-AC转换电路,系遭淌蚕绸也欧圃怎收型挟扫涸聋饰违谎冬罢聂站繁弟锨繁擦删篱槽缎铂变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3.2 交-直-交变频器 一、概述 1、交-直-交变频器是现在最常使用的变频器，按直流环节的储能方式分为电压型变频器、电流型变频器，按输出电压的调制方式分为PWM控制方式、PAM控制方式，目前广泛采用PWM方式变频器 2、交-直-交变频器电路结构如图，其中主电路包括整流电路、中间电路

3、、逆变电路,纺牢证筷萤缠畔仗州危衔寥傈磁才傀杨错无随捌机汇析匈视停姐铡颤政拖变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,二、整流电路 1、概述 整流电路（Rectifying Circuit）是一种将交流电能转换为直流电能的电路 2、分类 （1）按组成器件及控制能力： （a）不可控整流电路：整流器件由不可控功率二极管组成，其直流整流电压和交流电源电压值之比固定不变 （b）半控整流电路：整流器件由可控开关器件和二极管混合组成，负载电源极性不能改变，但电压平均值可以调节 （c）全控整流电路：所有整流器件采用可控开关器件（SCR、GTR、GTO、IGBT等），其输出直流电压平均值及极性可以

4、通过控制元件的导通状况调节，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源,3.2交-直-交变频器,苔充凯碳郑芭肺淬赋撬恬喉们益氢校熟悍去裴幽沏谤奶勇捂篮勿谢裹蝴坦变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,2、分类 （2）按交流电源相数：单相整流、三相整流 （3）按电路结构： （a）零式电路：指带零点或中性点的电路，又称半波电路 （b）桥式电路：是由两个半波电路串联而成，又称全波电路 （4）按控制方式： （a）相控式电路：通过控制开关器件触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式 （b）斩波式电路：利用开关器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到

5、负载上，通过通、断的时间变化来改变负载电压平均值，称为斩波控制方式,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,过膛刽朝属屏辉性忧曳咋绕逼晾姓励式茫腑哈黑骋倘聘冕绸赐奖靠绢妈僵变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （1）单相桥式整流电路 （a）结构：4个二极管按桥式方式连接 （b）工作原理过程： 0区间： A点电位高于B点电位， VD1、VD4承受正向压降导通， VD2、VD3承受反向压降而截止， 电流id流通路径如图之所示， 电流从A+VD1RVD4B， 由于VD1、VD4导通时管压降很小， 可忽略不计，故可以看做电源电压 全部施加于负载电阻R上， 即输出电压u

6、d=uAB=u2,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,萝她查界恶捉吱粟驯椰弥谐纸属锨判湖波妥枫纠烁芒附涉坠拥弱形拌词骤变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （1）单相桥式整流电路 （b）工作原理过程： 2区间： B点电位高于A点电位， VD2、VD3承受正向压降导通， VD1、VD4承受反向压降而截止， 电流id流通路径如图之所示， 电流从B+VD2RVD3A， 由于VD2、VD3导通时管压降很小， 可忽略不计，故可以看做电源电压 全部施加于负载电阻R上， 即输出电压ud=uBA=-u2,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,纪饼百液庄萎又帖戳工梁圈景焊迫

7、趋诀闸值护毅绘镣锥膝书辐渐隐瑞节俗变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （2）三相桥式整流电路 （a）概述 常用于三相交流电源供电的电力电子设备如变频器等 可将三相交流电压转换成直流电压 （b）结构 包括6个整流二极管 VD1、VD3、 VD5阴极 连在一起，称共阴极组； VD2、VD4、 VD6阳极 连在一起，称共阳极组 该三相变压器接法 可消除高次谐波,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,丘锡舍棒泊朵最若钉乱戊褪求尔仁谈般顿挞仟遍听钨昌夸思蛋虚蠢胯膜慧变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （2）三相桥式整流电路 （c

8、）电压波形,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,明袒獭樊聊摸崇她斜囚紊答幽妹娠恰茅灭雨耗乓验隧嗣是樟屡咬序苛念内变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （2）三相桥式整流电路 （d）工作原理 三相对称交流电源接入U、V、W后，在同一时刻共阴极组阳极电位最高的那个二极管优先导通，共阳极组阴极电位最低的那个二极管优先导通，且只有以上两个二极管同时导通构成回路，其余4个二极管承受反向电压而截止 若把三相交流电压一个周期6等分，每份所占相位角为60，在任意一个60相位角内始终有共阴极组和共阳极组各一个二极管同时处于导通状态，且任意一个二极管导通角都是120 同一相上

9、下桥臂的共阴极组和共阳极组二极管不能同时导通 在三相交流电压自然换相点（即任意两相电压波形交叉点）同组二极管之间换相导通（流过某VD的电流迅速转移到其它VD流通，此过程称为换相或换流）,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,贤摹猴长猿痉橇锭爽痰佣篇股堡亏毅胺执监搭减粮臂锰炭善醇讨郧晤膝漱变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （2）三相桥式整流电路 （e）工作过程 0t1期间： uWuUuV,W点电位最高，V点电位 最低，VD5、VD6优先导通，电流从 WVD5RVD6 V，忽略二极管 正向压降，负载电阻R上电压ud=uWV， VD5导通后使VD1、VD3阴极

10、电位为uW 而承受反向电压截止。 同理VD6导通使VD4、VD2截止,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,睫噶岿危棒誉辖糙兆溅凰蠕牌祸蛹焙故阅慨宠欺慷垮羡桨拥特挑毙旋署翠变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （2）三相桥式整流电路 （e）工作过程 t1t2期间： 刚过t1，则uUuWuV,U点电位最高， V点电位最低，VD5与VD1换相， VD5截止，VD1导通，VD6仍旧导通， 即该期间VD1、VD6导通，其余截止， 电流从UVD1RVD6 V， 负载电阻R上电压ud=uUV,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,役土酷胳弥棉材检揉棋理妻停紧极翠绵鹃兹馆

11、吱彤处燕发军慌激博嚷揪门变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （1）三相桥式整流电路 （e）工作过程 t2t3期间： 刚过t2，则uUuVuW,U点电位最高， W点电位最低，VD6与VD2换相， VD6截止，VD2导通，VD1仍旧导通， 即该期间VD1、VD2导通，其余截止， 电流从UVD1RVD2 W， 负载电阻R上电压ud=uUW,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,玛赌霸斜柳侠城凄皋探铜联纠挑羊惠橇丝允瘦烦帕赛洲霹躲缺衫渐班养街变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、不可控整流电路 （1）三相桥式整流电路 （e）工作过程 依此类推：

12、 可得如图电压波形，负载电阻端电压 等于变压器二次绕组线电压的包络值。 VD导通状态顺序：（VD5、VD6） （VD1、VD6）（VD1、VD2） （VD3、VD2）（VD3、VD4） （VD5、VD4）（VD5、VD6） ， 共阴极组VD1、VD3 、VD5在t1、t3、t5 每间隔120换相导通， 共阳极组VD2、VD4 、VD6在t2、t4、t6 每间隔120换相导通 6管按顺序VD1VD2 VD3 VD4VD5 VD6 每间隔60导通120相位角,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,森玩投舞爪丛签门郡爵套比死嘴窿虾饮涛勾战镀淘勃透欺混扑咬淳迸棍箭变频器的基本结构和工作原理变频器的基本

13、结构和工作原理,4、可控整流电路 （1）单相半波可控整流电路 （a）概述 可控整流电路通常采用 晶闸管作为整流器件，利用 晶闸管的可控单向导电性， 通过改变其控制角产生大小 可调的输出直流电压， 是相控式整流电路 （b）结构 VT：晶闸管 R：电阻性负载 电阻负载的特点：电压与电流 成正比，两者波形相同,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,吼塑竣栋触叹彝举清活听似摧诀队哺虫坏阔以卢艘驮杠质涎上换导沛啥自变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （1）单相半波可控整流电路 （c）工作原理过程 0t1期间： u2上正下负，VT承受正向电压， G极无触发信号，VT截止

14、， 负载电压ud=0 t1期间： u2上正下负， t1时刻触发VT 导通，负载电压ud=u2 t=时刻： u2=0，VT过零关断截止 2期间： u2上负下正，VT承受反向电压 处于截止状态,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,资宫翻肺益矩槐试伶皱陀勺漫倡黔苑传呕缉令壕属滇做升减汉阉演蚀钵凿变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （1）单相半波可控整流电路 （d）相关术语 触发角（控制角） 从晶闸管开始承受正向电压起到 施加触发脉冲止的电角度 导通角 晶闸管在一个电源周期中处于 通态的电角度 移相 改变控制角大小的过程 移相范围 使输出电压从零到最大值所对应 的

15、控制角变化范围 ：0 ， ： 0，+ = ,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,勋虏赡估籍律益灵矮沦小嘴花拎蓝尾砾玻轨脊吸乾星签铬根墙语第哉照渊变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （1）单相桥式半控整流电路 （a）结构 VT1、VT3：晶闸管，其G极 连接在一起，触发信号ug同时 送到两个G极 VD2、VD4：二极管 R：电阻性负载 移相范围： ：0 ,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,净傍饲懦洗佯鲤彬穆乱鳖仟钡盂澡匠惨我枯漓尽杜楼良皮沧撑苍琐犹镊唬变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （1）单相桥式半控整流电路 （b

16、）工作原理过程 0t1期间： u2上正下负，无触发信号ug ， VT1截止，VD4不导通 t1t2期间： u2上正下负，t1时刻产生触发 信号ug ，VT1导通，VT3承受 反向电压截止，VD4随后导通， 电流从a+VT1RVD4b T2时刻： U2电压为0，VT1过零关断截止,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,肄象逞民者叮食绳腺豺惕催鲁淹硒皇汰撵涸伐懦缮福酉呼述胰极片栗恕尝变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （1）单相桥式半控整流电路 （b）工作原理过程 t2t3期间： u2上负下正，无触发信号ug ， VT3截止，VD2不导通 t3t4期间： u2上

17、负下正，t3时刻产生触发 信号ug ，VT3导通，VT1承受 反向电压截止，VD2随后导通， 电流从b+VT3RVD2a T4时刻： U2电压为0，VT3过零关断截止,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,夸加损透愧佳掂潦祭阁耗羌衅弓祷居蹿残搪腥等灭踌罪他锹写巍担袒琴船变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （2）三相桥式全控整流电路 （a）结构 包括6个晶闸管 VT1、VT3、 VT5阴极 连在一起，称共阴极组； VT2、VT4、 VT6阳极 连在一起，称共阳极组 R：电阻性负载,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,赎姥腮旺碾惋渔发烂卤塔汪谣踞捎性寄肪客烘馆

18、癣闽灯雁叶跌吝币手匹键变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （2）三相桥式全控整流电路 （b）工作原理过程 三相交流电压自然换相点是各 相晶闸管能触发导通的最早时刻， 将其作为计算各晶闸管触发角 的起点，即=0 移相范围： ：0 120 当 60时，id波形与ud波形 形状一样均连续 当 60时，ud波形每60中有 一段为零，ud波形不能出现负值 当=120时， ud为0 其余过程类似 三相桥式不可控整流电路,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,植男膨声淬榨靛历拯养守磕找获嗅恫襟被扣饮厨词茁木粹少纺寄袭脾情瓷变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原

19、理,4、可控整流电路 （2）三相桥式全控 整流电路 （b）工作原理过程 当=0时，ud为线电压 在正半周的包络线,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,盆毯谁平呆益铭空做维弊佐凄梅诧窘嗅佣使牲道镁胖语巍败剥葵详獭删够变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （2）三相桥式全控整流电路 （b）工作原理过程 当=30时，晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每一段线电压因此推迟30，ud平均值降低,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,脑针舶枣介走尺馈限忙墟豁践馏欺筋吵悬瑟腺椿挤搬耀锯哈巡麻韩矛蹋枫变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电

20、路 （2）三相桥式全控整流电路 （b）工作原理过程 当=60时， ud波形 中每段线电压的波形 继续向后移， ud平均值继续降低。 ud出现了零点,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,怜弱沂距音忠力馅晨鸟苛遵停桃冗莹迟序雏瑚秸代郭酱俭逼目缉垛讹甜泊变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （2）三相桥式全控整流电路 （b）工作原理过程 当60时，因为id 与ud一致，一旦ud 降为至零，id也降 至零，晶闸管关断， 输出整流电压ud 为零，ud波形不能 出现负值,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,绑溜壶奴藏棚工孰搜告任崎汇四星肺闽章男张进槛贤噎泵洞删且歼旁汞

21、歼变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、可控整流电路 （2）三相桥式全控整流电路 （c）工作特点 每个时刻均需共阴极组和共阳极组各1个晶闸管同时导通，形成供电回路，且不能为同一相器件。器件换相在本组进行 晶闸管导通状态顺序：（VT1、VT6）（VT1、VT2） （VT3、VT2）（VT3、VT4）（VT5、VT4） （VT5、VT6） Ud为线电压的一部分，一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,郡骄尘槐祈棱遁猪颜旧糊巡角憋智当冗盆翟变滁娠贼距隋酸畜狼矾邹核拱变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,

22、4、可控整流电路 （2）三相桥式全控整流电路 （c）对触发脉冲要求 晶闸管触发导通顺序：VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6，相位依次差60 ，每个晶闸管导通角均为120 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120 ，共阳极组VT2、VT4、VT6也依次差120 同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180 要使电路正常工作，需保证应同时导通的2个晶闸管均有脉冲，常用的方法有两种： 单宽脉冲：使脉冲宽度大于60（可取80100）小于120 双窄脉冲：触发一个晶闸管时向前一晶闸管补发脉冲，常用,3.2交-直-交变频器 二、整流电路,识残创

23、私能净舰皇泵档烫跨含泣屏论臀多序莆逼栋默脖釉甚肌鲁铱哈射捅变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,三、斩波电路 1、概述 （1）又称直流-直流变换电路。是将直流电变换为另一固定电压或可调电压的直流电。 （2）可用于直流开关稳压电源、直流电动机调速控制等 2、分类 （1）按功能 分为：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 （2）按调压控制方式 （a）脉冲宽度调制（PWM）：控制脉冲周期不变，改变脉冲宽度调压。常用。故斩波控制也称为脉宽调制 （b）脉冲频率调制（PFM）：控制脉冲宽度不变，改变脉冲周期调压。,3.2交-直-交

24、变频器,峰篷奄缺修肪即弓才尝苏肩丙盐戎芽数诅谴胶酝侈协虞传展儒密狸阳萎哦变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、斩波电路基本工作原理 （1）S为理想开关，当S在ton期间闭合时，输出电压uo=E （2）当S在toff期间断开时，输出电压uo=0 （3）当S交替通断，在负载上就可得到直流脉冲方波电压 （4）负载电压的平均值为： 式中，T为开关周期T=ton+toff， 称为占空比 （5）改变占空比调压 （a）T不变，变ton：脉冲宽度调制 （b）ton不变，变T：脉冲频率调制,3.2交-直-交变频器 三、斩波电路,旭示股篷差车逻怎膊垦勺跳牧快渴年振腰秘肋屁鸽晒舵银凶危欠靛恤茬纶

25、变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、降压斩波电路 （1）电路结构 VT可用晶闸管或全控型自关断器件 VD为续流二极管，L电感 E直流电源，RL负载 （2）工作原理过程 （a）VT基极加控制脉冲Ub， 通过控制VT通断调节输出电压 （b）当Ub为高电平，VT导通， E产生的电流经VT、L、RL，流过 L电流突然增加时， L产生左正右 负电动势阻碍电流I增加同时 储存能量，I缓慢增大,3.2交-直-交变频器 三、斩波电路,季毁漾牢箱终诀桓奋账渗滨贺宴弦软荣驴种增睦悉菠业琳倘校酌慌椒催斯变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、降压斩波电路 （2）工作原理过程

26、（c）当Ub为低电平，VT关断， 流过L的电流突然减小，L马上产生 左负右正的电动势阻碍I的变化， 该电动势产生电流途径： L右正RLVDL左负， 使L释放能量，该电流逐渐减小 （d）U0电压平均值： 又称降压比，且1，则U0 E,3.2交-直-交变频器 三、斩波电路,串臻曼悔踏栈谍卸疼嫉谐白权弊灌橡捎狰唱嗡华碎斥杭篇男轿瘤得睹这骏变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、降压斩波电路 （2）工作原理过程 （e）当采用PWM控制方式， 脉冲周期不变宽度变窄， VT导通时间ton变短， U0下降 （f）当采用PFM控制方式， 脉冲宽度不变周期T变长，单位时间 内VT导通时间相对变

27、短，U0下降,3.2交-直-交变频器 三、斩波电路,龚韶蝉第因珍姆明戌碍痘寞常箱制淖剔泞边灌瞩赏佩栗佣挪烁欲莆模慈侍变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、升压斩波电路 （1）电路结构 如图： （2）工作原理过程 （a） VT基极加控制脉冲Ub，通过控制VT通断调节输出电压 （b）当Ub为高电平，VT导通，E产生的电流经L、 VT，流过L电流突然增加时， L产生左正右负电动势阻碍电流I增加同时储存能量 （c）当Ub为低电平，VT关断，流过L的电流突然减小，L马上产生左负右正的电动势与E 叠加，通过VD向电容C充得上正下负电压U0 （d） Ub为高电平时间越长，流过L电流时间越

28、长，储能越多，VT关断时产生的电动势越高，对C充电电压越高， U0越大,3.2交-直-交变频器 三、斩波电路,玖梆掏爷睦豆嗓让弱彦芽油沃琳洞朴共闯陶菲酒寺糙加噎来区龋乱钞本谆变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、升压斩波电路 （2）工作原理过程 （e） U0电压平均值： T/toff称为升压比，且T/toff1，则U0 E （f）同理当采用PWM或PFM控制方式，可调整输出电压大小,3.2交-直-交变频器 三、斩波电路,屋彼匀搔趟臼梢刊滚耍忻纸譬统氓茎琅巧球忍昧沫票盔跌迎鳃闷隋宇怂寝变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、升降压斩波电路 （1）电路结构 如

29、图： （2）工作原理过程 （a）VT基极加控制脉冲Ub，通过控制VT通断调节输出电压 （b）当Ub为高电平，VT导通，E产生的电流经VT、L，流过L电流突然增加时， L产生上正下负电动势阻碍电流I增加同时储存能量 （c）当Ub为低电平，VT关断，流过L的电流突然减小，L马上产生上负下正的电动势经VD对电容C充得上负下正电压UO，同时也有电流流过负载RL （d） Ub为高电平时间越长，流过L电流时间越长，储能越多，VT关断时产生的上负下正电动势越高，对C充电电压越高， U0越大,3.2交-直-交变频器 三、斩波电路,晨备整颇欢潘翌推添苍抖撂哟婉蛛膝务备淡装狙雅昆篷滋打郡鸟又惧镐老变频器的基本结构

30、和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、升降压斩波电路 （2）工作原理过程 （e）U0电压平均值： 由若ton/toff1，则U0 E，电路为升压斩波电路 由若ton/toff1，则U0 E，电路为降压压斩波电路 （f）同理当采用PWM或PFM控制方式，可调整输出电压大小,3.2交-直-交变频器 三、斩波电路,挛恕衔鹤恤奋骏别属椅琐叔讲局魏州绰狰疽残挂蚕羊吗叛怖银性漾寿掂杏变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,四、逆变电路 1、概述 又称直流-交流变换电路，是将直流电转换成交流电的电路，与整流电路功能相反 2、分类 （1）按交流输出相数 单相逆变电路、三相逆变电路 （2）按交

31、流输出电平数量 两电平逆变电路、三电平逆变电路、多电平逆变电路 （3）按直流电源性质 电压型逆变电路、电流型逆变电路 （4）按开关器件类型 半控型器件（晶闸管）逆变电路、全控型器件逆变电路,3.2交-直-交变频器,照牛传卯辛汞爷游绦惫港喜排雌彝空萄苹绞腿蚌男宿肃脖盂烧娇瘟娩癌涣变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,2、分类 （5）按电路结构 半桥式、全桥式、推挽式 （6）按换相（换流）方式 电网换相式、负载换相式、强迫换相式、器件换相式（自换相式） （7）按开关器件工作方式 180导通型、120导通型 （8）按输出波形特点 正弦波式、非正弦波式 （9）按逆变后交流电能使用方式

32、有源逆变电路：输出交流侧接电网 无源逆变电路：输出交流侧接负载，变频器采用,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,粥晾融岛污菇椿敏松结晴瞻贩宁症励杀泞嘎菜臂摇饥赶邑爸拓蔚突得朝肩变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （1）原理性单相桥式逆变电路 （a）S1S4是桥式电路的4个桥臂，看成是4个理想开关，实际由电力电子器件及辅助电路组成 （b）S1、S4闭合，S2、S3断开时， 负载电压uo为正 （c）S1、S4断开，S2、S3闭合时， 负载电压uo为负，从而把直流电 变成了交流电 （d）改变两组开关切换频率f， 可改变输出交流电频率 （e）电阻负载时负载

33、电流io和uo 的波形和相位相同 （f）阻感负载时io相位滞后于uo， 波形也不同,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,附锁臀柿爵墅喻寻阿得梆筏谰葫搞倔极孝交湍锗蛤侦硷笼建苞吐窜派稿颠变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （2）换相方式 （a）换相（换流） 电流从一个支路向另一个支路转移的过程 （b）类型 电网换相、负载换相、强迫换相、器件换相（自换相） 前面3种针对晶闸管电路的换相，第4种针对全控型器件 （c）电网换相 由电网提供换相电压，即将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断，不需要器件具有门极可关断能力 可用于可控整流电路、交流调压

34、电路和采用相控方式的交-交变频电路，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,年孰搭焰鸿量煽促吧亩净衣臼鱼慰冻旁疆狄腾顿懈娜屉镊狸各环约肋宅柞变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （2）换相方式 （d）负载换相 由负载提供换相电压的换相方式 负载电流相位超前于负载电压的 场合，都可实现负载换流， 如电容性负载和同步电动机 如图是基本的负载换相逆变电路， 4个桥臂均由晶闸管组成 当流过晶闸管中的振荡电流自然过 零时,则晶闸管将继续承受负载的反向 电压,如果电流的超前时间大于晶闸管 的关断时间,就能保证晶闸管完全恢复 到正

35、向阻断能力,从而实现电路可靠换流,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,确溪作峦条茶泌样酮凤幽鬃躬柜触耍锐珊融性满部延谓廖疹寨捕罕殷唾距变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （2）换相方式 （e）强迫换相 设置附加的换相电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换相方式 通常利用附加电容上储存的能量来实现，也称电容换相 （f）器件换相（自换相） 利用全控型器件(GTO、GTR、 IGBT、 MOSFET)自身具有的自关断能力实现换相，其换相控制简单,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,袱帝种棘卉均嫁毋诀累瘩程星八矽序桥挫凯津俄沤溪再喇念风泼锗

36、姓企韭变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （a）基本结构 E：直流电源 K1K6：桥臂开关，实际由功率开关器件及辅助电路组成 K1、K3、K5：上桥臂组 K2、K4、K6：下桥臂组 RA、RB、RC：三相负载,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,严诀泣级怯录检蒜萌壁例孙焰忆奸蓟虏录汀鄙呀馆还伯撰箔焰震幸稠簇灶变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （b）基本工作原理 当K1 导通，A端极性为正，当K4导通， A端极性为负，则A端输出交流电 当K3 导

37、通，B端极性为正，当K6导通， B端极性为负，则B端输出交流电 当K5 导通，C端极性为正，当K2导通， C端极性为负，则C端输出交流电 如果对输出的A、B、C 三相交流电进行适当的相位控制 ，就可得到依次相差120的 三相对称交流电,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,副循脚治沮汐韦浦算滩吮落管碌苑几壳廓流汹敦蔚诸酬盅辞义触太逾枣骗变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （c）开关工作方式 对于电路6个开关的控制，有120导通型和180导通型两种方式 120导通型： 将一个周期360相位角等分为6个区间， 6个开关在一个

38、周期中各导通一次，导通顺序为K1K2K3K4K5K6，相位依次相差60 ，每个开关导通120 上桥臂开关K1、K3、K5依次间隔120顺序导通 下桥臂开关K2、K4、K6也依次间隔120顺序导通 同一相的上下两个桥臂开关，即K1与K4，K3与K6，K5与K2，相差180导通 每个时刻均需上桥臂组和下桥臂组各1个开关同时导通，形成供电回路，且不能为同一相2个开关。开关换相在本组进行,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,家吐人甸荧矮婪稳裴呵歹枯荒烤爆松避陨冲堆柯溺挞晌咎抖茂捌旦捕愁烷变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （c

39、）开关工作方式 120导通型：,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,镭酬伎筋逆辫枯蘸汪肿痔镇妊弧戍猎社浆振钉悼嚏倒跋鹅貌耶销傻鹅翱吨变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （c）开关工作方式 120导通型： 各个区间开关导通状态及负载等效电路,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,纪摧检锦枉螺统吐撵茵路宋漳勉寺办懂赁的妨仑满睡杆马嫉每揣陷锁杰改变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （c）开关工作方式 120导通型： 交流输出为矩形波电压（电流），改变开

40、关频率可调节输出交流频率 每个区间输出电压值计算方法： 例：以t1时刻为例 此时K1、K2导通，电流路径 E+K1RARCK2 E， 则RA上电压uAO=E/2， RC上电压uCO=E/2。 依次类推可得各区间三相负载 相电压,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,赞觅惟腑刃框襄想盯贵标硷蹦蚁斯帮卡堡速伺潜赛崭沪氧尉靠浆捷悄逛侣变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （c）开关工作方式 180导通型 将一个周期360相位角等分为6个区间， 6个开关在一个周期中各导通一次，导通顺序为K1K2K3K4K5K6，相位依次相差60

41、，每个开关导通180 上桥臂开关K1、K3、K5依次间隔120顺序导通 下桥臂开关K2、K4、K6也依次间隔120顺序导通 同一相的上下两个桥臂开关，即K1与K4，K3与K6，K5与K2，相差180导通 每个时刻均有3个开关同时导通，其中上桥臂1个下桥臂2个或上桥臂2个下桥臂1个形成供电回路，且不能为同一相2个开关。而开关换相是在同一相2个开关进行,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,迷勉绥粗捡惑妨蚤畴赎拟璃亡踏熬掉坦门沃京媳籽彼正挽皇策央辞蛛抱啤变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （c）开关工作方式 180导通型：,

42、3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,唐恩已耙琳拙条苯咒嫉便啸泪幻戎变升衍唬吹乡靶诵车窟芽慰筑谦牟馆振变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （c）开关工作方式 180导通型： 各个区间开关导通状态及负载等效电路,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,K1 K2 K3 K4 K5 K6,暮体才傍权阑司决圈佐湾纸帮膊镊桩询着新二术提遭脊唾潜数搓记潭筋泪变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,3、逆变电路基本工作原理 （3）原理性三相桥式逆变电路 （c）开关工作方式 180导通型： 交流输出为六阶梯波电压，改变开关

43、频率可调节输出交流电压频率，该电路又称为六拍三相桥逆变电路 每个区间输出电压值计算方法： 例：以t1时刻为例 此时K1、K2 、K6导通， 电流路径E+K1RA RB/RCK2/K6 E， 则RA上电压uAO=2E/3， RB和RC上电压uBO=uCO=E/3。 依次类推可得各区间三相负载 相电压,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,春掠见捶轧伙肮烤澎流届灭贝称慎暑茫禽硅臻昧亨思夕捌擞肯浇乌默鱼驱变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、电压型逆变电路 （1）特点 （a）直流侧为电压源或并联大电容，电容抑制了直流电压纹波，使直流侧电压基本无脉动，直流侧近似为恒压源，直流回路呈

44、现低阻抗 （b）输出电压为矩形波或阶梯波，输出电流波形和相位因负载阻抗不同而不同，其波形接近三角波或正弦波 （c）当交流侧为电感性负载时需提供无功功率，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，逆变桥各桥臂 并联反馈二极管（续流二极管）,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,教烬绥查亦窿蓬垫粒扛宫漫嘶逸喉雨突椒针竟进殊猜矽麻损悸未傲黄由磨变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、电压型逆变电路 （2）单相全桥逆变电路 （a）电路结构 V1V4：半控或全控开关器件 VD1VD4：续流二极管 RL：负载 图b、c、d分别为纯阻性、 纯感性、阻感

45、性负载电流波形,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,陷垢闽熊尸约络绽镊吠丹缕沫关名觉累匀匆抡芝烦撂胃傈欲氦早否搪舜滇变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、电压型逆变电路 （2）单相全桥逆变电路 （b）工作原理过程 以阻感性负载为例 t1t2期间： V1、V4导通，L产生左正右负 电动势，负载电流io由左向右 t2时刻： V1、V4关断，V2、V3加导通 信号，L产生左负右正电动势， 电流io经VD2、VD3导通续流 t3时刻： 电流io降为零，VD2、VD3截止， V2、V3导通，L产生左负右正电动势，负载电流io由右向左,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,微宇蜒庚论

46、抹压枝魁芬睬赡贪垢歇予韵寥趋栗枉密棚憎舆邹壁壤鞠瘁狐仿变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、电压型逆变电路 （2）单相全桥逆变电路 （b）工作原理过程 以阻感性负载为例 t4时刻： V2、V3关断，V1、V4加导通 信号，L产生左正右负电动势， 电流io经VD1、VD4导通续流 t5时刻： 电流io降为零，VD1、VD4截止， V1、V4导通，L产生左正右负 电动势，负载电流io由左向右 依次类推，V1、V4和V2、V3每周期交替各导通180 改变周期T（即器件触发导通、关断频率）可调输出频率,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,玩读杏滤苹席寓阳嚎经挡徒荧暴绣砷铜与试陈敢

47、电烟缆识砾去拐膀裸媚绅变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、电压型逆变电路 （2）单相全桥逆变电路 （b）工作原理过程 换相和续流过程如图,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,t1t2期间,t2t3期间,t3t4期间,t4t5期间,散狸郸搞埂遮昌们酸磷坚夺钥想称绎踊错避关颁藤篡蘑喀办咋批焰屿蝗娠变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、电压型逆变电路 （3）三相桥式逆变电路 按开关器件工作方式有180导通型和120导通型两种，以下以180导通型为例 （a）基本电路结构 VT1VT6：半控或全控型开关器件 VT1、VT3、 VT5阳极 连在一起，称共阳极组； VT2、VT4、 VT6阴极 连在一起，称共阴极组 VD1VD6：续流二极管 R：负载,3.2交-直-交变频器 四、逆变电路,氮烷舆晶吗亲子苹需溃喀宇童纸蜕甲臭拢渝靛所僵名缀囤孜百俩个卞帅迹变频器的基本结构和工作原理变频器的基本结构和工作原理,4、电压型逆变电路 （3）三相桥式逆变电路 （b）工作原理过程 参见前述原理性 三相桥式逆变电路 输出相电压为6阶梯波， 线电压为矩形波 注：对于120导通型， 输出相电压为矩形波， 线电压为6阶梯波