DC-AC变换技术

第6章DC-AC变换技术概念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。分类1：有源逆变与无源逆变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。分类2：电压型逆变器与电流型逆变器输入电压为恒压源称为电压源逆变器输入为恒流源称为电流源逆变器，在实际应用中使用较少。负载电压负载电压负载电流负载电流两图有何区别?分类3：分类4：半桥与桥式分类5：自然换流与强迫换流分类6：正弦逆变与非正弦逆变……负载的分类逆变器输出在负载为阻性时…逆变器输出在负载为感性或容性负载时…能量如何流动？逆变与整流逆变器整流器逆变器整流器逆变器整流器逆变器整流器§6.2方波逆变器单相半桥式逆变电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD1212VinCCZABiLQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin/2(a)(b)(c)D2D1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。工作原理（阻性负载时）123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD1212VinCCZABiLQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin/2(a)(b)(c)D2D1输出电压为π电角度的方波交流电，宽度等于Ton（Q1或Q2的导通时间）。数量关系123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD1212VinCCZABiLQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin/2(a)(b)(c)D2D1Vab=？其输出电压有效值为：其瞬时值表达式为：感性负载时如何工作？123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD1212VinCCZABiLQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin/2(a)(b)(c)D2D1123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD1212VinCCZABiLQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin/2(a)(b)(c)D2D1此时负载上的电压电流波形如何？D1，D2有何作用？2、单相全桥逆变电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4四个功率管、四个反并联二极管组成如何工作？工作原理（阻性负载时）123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4控制方式有双极性控制、有限双极性控制和移相控制三种。B图为双极性控制数量关系其输出电压有效值为：其瞬时值表达式为：工作原理（感性负载时）123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4控制方式有双极性控制、有限双极性控制和移相控制三种。B图为双极性控制123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4受限双极性控制方式123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4受限双极性控制方式的工作原理是让一个桥臂的两个管子(例如Q1和Q3)以PWM方式工作，另一个桥臂的两个管子Q2、Q4各轮流导通半个周期。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQ13Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)D3D1Q4Q2Q4Q3tt受限双极性控制方式(感性负载）123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQ13Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)D3D1Q4Q2Q4Q3tt在D3，Q4导通期间为何iL保持不变？123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQ13Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)D3D1Q4Q2Q4Q3tt123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4双极性控制与受限双极性控制的区别移相控制方式123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q4移相控制方式的工作过程是Q1和Q3轮流导通，各导通180度角；Q2和Q4也是这样，但Q1和Q4不是同时导通。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001SheetofFile:F:\李宏电路图\lihong.ddbDrawnBy:QQ13Q1VABiRtttTsTs/2VinQ4Q2ta单独供电与集中供电单独式供电：单独式供电方式是在单节客车上安装一套独立的供电装置，有车轴式和车下悬挂柴油发电机组式(用于单节空调客车)两种。集中式供电：在列车中的某一辆车上一个集中电源（可以通过柴油发电机组提供也可以由接触网通过电力机车主变压器提供），通过电力连接器向整个列车供电，这种供电方式称为集中式供电。集中式供电因其供电量大，输出电压稳定已经成为主流供电方式。单独供电单独供电方式，一直以车轴式作为主导。随着空调客车的大量运用，客车用电量不断增加，客车供电方式正处于新旧交替时期，以柴油发电机组作为电源的车辆愈来愈多。车轴式供电轴驱式发电机的供电系统有许多缺点。首先,客车发电机的机械传动是一个复杂的结构部件,经常损坏,特别是在高速运行时。此外,轴驱式发电机显著增加车辆的运行阻力。例如,在运行速度90公里/小时时,车辆的运行阻力由于有轴驱式发电机而增加28%。客车独立供电系统由于能量多次转换(在电力机车上电能变成机械能,之后在客车上机械能变成电能),因而效率低。它由机车的平均运用效率、减速器、发电机及蓄电池的效率所决定。此时在额定功率下供电系统的效率大约是50%DC600v集中供电系统工作原理DC600v集中供电系统工作原理电气化区段运行方式25kv→受电弓→主变压器→整流，滤波→DC600vDC600v逆变器空调热水器DC110电压装置蓄电池照明等其他直流负载→→→→非电气化区段运行方式发电车DC600v逆变器空调热水器DC110电压装置蓄电池照明等其他直流负载→→→→空调蓄电池照明等其他直流负载→→→→→热水器发电车ac380v整流装置DC110v电源装置具体电路三相逆变器电路可以由三个单相逆变器组成，通常三相逆变电路采用三相桥式电路，三相桥式电路如图所示。每