4.2.1单相电压型逆变电路 ■半桥逆变电路 不D ◆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 m设开关器件V,和V,的栅极信号在一 a 个周期内各有半周正偏，半周反偏，且二 者互补。 r输出电压山，为矩形波，其幅值为 Um=Ua/2。 r电路带阻感负载，t2时刻给V关断信 号，给V,开通信号，则V关断，但感性负 载中的电流i,不能立即改变方向，于是VD2 VD 导通续流，当t时刻i降零时，Vp2截止， b) V,开通，i。开始反向，由此得出如图所示 图4-6单相半桥电压型逆 的电流波形。 变电路及其工作波形 11/47
11/47 4.2.1 单相电压型逆变电路 a) t t O O ON b) o Um -Um i o t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 V1 V2 V1 V2 VD1 VD 2 VD 1 VD2 图4-6 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
4.2.1单相电压型逆变电路 V1或V通时，i和u同方向， 直流侧向负载提供能量；VD,或 VD VD2通时，i和u,反向，电感中贮 能向直流侧反馈。VD1、VD,称为 反馈二极管，它又起着使负载电流 2 VD. 连续的作用，又称续流二极管。 a 0 ◆优点是简单，使用器件少；其缺 点是输出交流电压的幅值U仅为 U/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 b) 几kW以下的小功率逆变电源。 图4-6单相半桥电压型逆 变电路及其工作波形 12/47
12/47 4.2.1 单相电压型逆变电路 a) t t O O ON b) o Um -Um i o t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 V1 V2 V1 V2 VD1 VD2 VD1 VD2 图4-6 单相半桥电压型逆 变电路及其工作波形 ☞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
4.2.1单相电压型逆变电路 ■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U 来实现。 ◆U的矩形波u展开成傅里叶级数得 4U Sin ot +-sin 3@t+-sin 50t+. (4-1) π 3 5 其中基波的幅值Uo1m和基波有效值U,分别为 十0 Uolm 4Ua=1.27Ud (4-2) π D, 22Ua=0.9Ua (4-3) π D VD. 图4-5全桥逆变电路 13/47
13/47 4.2.1 单相电压型逆变电路 ■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 = t + t + t + U u sin 5 5 1 sin 3 3 1 sin 4 d o 其中基波的幅值Uo1m和基波有效值Uo1分别为 d d o1m 1.27 4 U U U = = d d o1 0.9 2 2 U U U = = 图4-5 全桥逆变电路 (4-1) (4-2) (4-3)
4.2.1单相电压型逆变电路 ◆移相调压方式 十0 mV3的基极信号比V落后0(0<< 、VD 180°)。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1 U。 的前移180°-0。输出电压是正负各为的脉 冲。 VI r工作过程 Vt时刻前V和V,导通，u。=Ua t时刻V截止，而因负载电感中的电流 i。不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通续 流，4。=0。 O Vt时刻V截止，而V,不能立刻导通， 4G3 VD,导通续流，和VD3构成电流通道，4。= Uao 到负载电流过零并开始反向时，VD和 VD3截止，V2和V开始导通，u仍为-Ua。 Vt3时刻V3截止，而V,不能立刻导通， b) VD4导通续流，4再次为零。 图4-7单相全桥逆变电 唧改变就可调节输出电压。 路的移相调压方式 14/47
14/47 4.2.1 单相电压型逆变电路 a) b) 图4-7 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（0＜＜ 180°）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1 的前移180°-。输出电压是正负各为的脉 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。 ☞改变就可调节输出电压
4.2.1单相电压型逆变电路 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 负载 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。 ◆U和负载参数相同，变压器匝比 V, U 为1：1：1时，w和波形及幅值与全桥 D 逆变电路完全相同。 VD ◆与全桥电路相比较 图4-8带中心抽头变 压器的逆变电路 比全桥电路少用一半开关器件。 r器件承受的电压为2U,比全桥 电路高一倍。 矿必须有一个变压器。 15/47
15/47 4.2.1 单相电压型逆变电路 图4-8 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