单相电压型逆变电路

电压型逆变电路·引言

■根据直流侧电源性质的不同，可以分为两类

    ◆电压型逆变电路：直流侧是电压源。

    ◆电流型逆变电路：直流侧是电流源。

■电压型逆变电路的特点

    ◆直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。

    ◆由于直流电压源的钳位作用，输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。

    ◆阻感负载时需提供无功功率，为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。

电压型逆变电路举例（全桥逆变电路）

 

单相电压型逆变电路

单相半桥电压型逆变电路及其工作波形

■半桥逆变电路

    ◆在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的联结点便成为直流电源的中点，负载联接在直流电源中点和两个桥臂联结点之间。

    ◆工作原理

        ☞设开关器件V1和V2的栅极信号在一个周期内各有半周正偏，半周反偏，且二者互补。

        ☞输出电压uo为矩形波，其幅值为Um=Ud/2。

        ☞电路带阻感负载，t2时刻给V1关断信号，给V2开通信号，则V1关断，但感性负载中的电流io不能立即改变方向，于是VD2导通续流，当t3时刻io降零时，VD2截止，V2开通，io开始反向，由此得出如图所示的电流波形。

    ☞V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，io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。

◆优点是简单，使用器件少；其缺点是输出交流电压的幅值Um仅为Ud/2，且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡；因此，半桥电路常用于几kW以下的小功率逆变电源。

 

■全桥逆变电路

    ◆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。

    ◆在这种情况下，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。

    ◆Ud的矩形波uo展开成傅里叶级数得

其中基波的幅值Uo1m和基波有效值Uo1分别为

全桥逆变电路

单相全桥逆变电路的移相调压方式

◆移相调压方式

    ☞ V3的基极信号比V1落后q（0＜q＜

180°）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1的前移180°-q。输出电压是正负各为q的脉冲。

    ☞工作过程

       √t1时刻前V1和V4导通， uo=Ud。

       √t1时刻V4截止，而因负载电感中的电流io不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通续流，uo=0。

       √t2时刻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V3截止，而V4不能立刻导通，VD4导通续流，uo再次为零。

   ☞改变q就可调节输出电压。

带中心抽头变压器的逆变电路

■带中心抽头变压器的逆变电路

    ◆交替驱动两个IGBT，经变压器耦合给负载加上矩形波交流电压。   

    ◆两个二极管的作用也是提供无功能量的反馈通道。

    ◆ Ud和负载参数相同，变压器匝比为1：1：1时，uo和io波形及幅值与全桥逆变电路完全相同。

    ◆与全桥电路相比较

        ☞比全桥电路少用一半开关器件。

        ☞器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高一倍。

        ☞必须有一个变压器。