逆变器的原理.ppt

研发中心 李维华 2009.07.12 合肥阳光电源有限公司 第一讲 :逆变器的基本原理 1 逆变的基本原理 2 正弦波产生原理 3 单相逆变器原理框图 4 三相逆变器原理框图 5 三相独立运行逆变器原理框图 6 逆变器参数 7 太阳能独立系统原理框图 报告内容 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1、逆变电源的基本原理及其分类：、逆变电源的基本原理及其分类： 通过半导体功率开关的开通和关断作用， 将直流电力转换为交流电力将直流电力转换为交流电力 的一种电能变换装置的一种电能变换装置 ，是整流变换的逆过程 。。 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.1、逆变器的分类：、逆变器的分类： 逆变器及逆变技术按输出波形，主电路拓朴结构、输出相数等方式来 分类，有多种逆变器，具体如下： 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.1、逆变器的分类（续）：、逆变器的分类（续）： 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.1、逆变器的分类（续）：、逆变器的分类（续）： 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.2、逆变技术的发展趋势：、逆变技术的发展趋势： 逆变技术的原理早在 1931 年就有人研究过，从 1948 年美国西屋电气公司研制出 第一台 3KHZ 感应加热逆变器至今已有近 60 年历史了，而晶闸管 SCR 的诞生为正弦波 逆变器的发展创造了条件，到了 20 世纪 70 年代，可关断晶闸管（ GTO）、电力晶体管 （ BJT）的问世使得逆变技术得到发展应用。到了 20 世纪 80 年代，功率场效应管（ MOSFET）、绝缘栅极晶体管（ IGBT）、 MOS 控制晶闸管（ MCT）以及静电感应功率器件 的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础，因此电力电子器件的发展为逆变技术 高频化，大容量化创造了条件。进入 80 年代后，逆变技术从应用低速器件、低开关频 率逐渐向采用高速器件，提高开关频率方向发展。逆变器的体积进一步减小，逆变效 率进一步提高，正弦波逆变器的品质指标也得到很大提高。 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.2、逆变技术的发展趋势（续）：、逆变技术的发展趋势（续）： 另一方面，微电子技术的发展为逆变技术的实用化创造了平台，传统的逆变技术 需要通过许多的分立元件或模拟集成电路加以完成，随着逆变技术复杂程度的增加， 所需处理的信息量越来越大，而微处理器的诞生正好满足了逆变技术的发展要求，从 8 位的带有 PWM 口的微处理器到 16 位单片机，发展到今天的 32 位 DSP 器件，使先进的 控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊逻辑控制等在逆变领域 得到了较好的应用。 总之，逆变技术的发展是随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展 而发展，进入二十一世纪，逆变技术正向着频率更高、功率更大、效率更高、体积更 小的方向发展。 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.3、逆变器常用的几种拓扑结构：、逆变器常用的几种拓扑结构： 1.3.1、推挽式逆变电路、推挽式逆变电路 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.3.1、推挽式逆变电路（续）：、推挽式逆变电路（续）： • 优点：优点： 推挽式方波逆变器的电路拓朴结构简单，两个功率管可共地驱 动。 • 缺点： 功率管承受开关电压为 2 倍的直流电压，因此适合应用于直流 母线电压较低的场合。另外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困 难。 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.3.2、半桥式逆变电路：、半桥式逆变电路： 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.3.2、半桥式逆变电路（续）：、半桥式逆变电路（续）： • 优点：优点： 半桥型逆变电路结构简单，由于两只串联电容的作用，不会产 生磁偏或直流分量，非常适合后级带动变压器负载。 • 缺点：缺点： 当该电路工作在工频（ 50 或者 60HZ）时，电容必须选取较大 的容量，使电路的成本上升，因此该电路主要用于高频逆变场合。 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.3.3、全桥式逆变电路：、全桥式逆变电路： 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.3.3、全桥式逆变电路（续）、全桥式逆变电路（续） —— 电压电流波形：电压电流波形： 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 1.3.3、全桥式逆变电路（续）：、全桥式逆变电路（续）： • 优点：全桥型逆变电路结构简单，是通常采用的一种电路拓扑结构。优点：全桥型逆变电路结构简单，是通常采用的一种电路拓扑结构。 • 缺点：驱动比上述两种拓扑结构稍显复杂。缺点：驱动比上述两种拓扑结构稍显复杂。 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 2、正弦波产生原理：、正弦波产生原理： 通常采用基准正弦波与三角波比较的方法产生通常采用基准正弦波与三角波比较的方法产生 PWM控制信号控制信号 。。 正弦波产生原理 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 3、单相逆变器原理框图：、单相逆变器原理框图： 将直流电力转换为单相交流电力的一种电能变换装置。将直流电力转换为单相交流电力的一种电能变换装置。 单相逆变器原理框图 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 4、三相逆变器原理框图：、三相逆变器原理框图： 将直流电力转换为三相交流电力的一种电能变换装置。将直流电力转换为三相交流电力的一种电能变换装置。 三相逆变器原理框图 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 5、三相独立运行逆变器原理框图：、三相独立运行逆变器原理框图： 将直流电力转换为三相独立的交流电力的一种电能变换装置。将直流电力转换为三相独立的交流电力的一种电能变换装置。 三相独立运行逆变器原理框图 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 6、逆变器参数：、逆变器参数： 以逆变器以逆变器 SN22030KS为例说明。为例说明。 逆变器参数 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 7、太阳能独立系统原理框图：、太阳能独立系统原理框图： 将光伏阵列产生的直流电力转换为交流电力的一种电能变换装置。将光伏阵列产生的直流电力转换为交流电力的一种电能变换装置。 太阳能独立系统原理框图 — 拓扑 1 风光互补独立系统原理框图 — 拓扑 2（见下页） 第一讲第一讲 :逆变器的基本原理逆变器的基本原理 7、太阳能独立系统原理框图（续）：、太阳能独立系统原理框图（续）： • 风光互补独立系统原理框图 — 拓扑 2