深入理解无源逆变原理与电路设计

直流转换为交流的逆变电路是一门深入理解电力电子系统的关键知识点，尤其在可再生能源并网、电动机驱动和电力变换等领域具有重要应用。本章节详细介绍了逆变的基本概念和工作原理，重点涵盖无源逆变的两种主要类型——电压型和电流型。 1. 无源逆变原理 - 无源逆变是指将直流电直接转换为交流电供给负载，而不通过电网反馈。它包括： - 电压型：如图7.1所示，利用电容来提供换流电压，例如电网换流、负载换流和电压强迫换流。电网换流适用于使用晶闸管，而负载换流要求负载为容性负载，且电流相位超前于电压。 - 电流型：换流通过电容和电感的关断振荡电路实现，如图7.3所示。电流强迫换流是其一种，通过强制器件导通来完成换流。 - 器件换流：全控型器件利用自身的自关断能力，简化了换流过程，适用于各种全控器件电路。 2. 工作原理示例 - 以桥式电路为例，如图7.4所示，通过S1-S4四个臂的交替导通和截止，产生正负交替的交流电压。S1和S4同时导通，给负载提供正电压；S1和S4同时截止，S2和S3导通，输出负电压。 3. 单相半桥逆变电路 - 单相半桥电压型逆变电路，如图7.5(a)，由一个桥臂和一个带中点的直流电源组成，负载连接在桥臂和直流电源中点间。这种电路的特点是输出波形简洁，适合小功率应用。 4. 控制技术 - PWM（脉宽调制）控制技术是逆变器的关键，通过调节脉冲宽度来调整输出交流电压和电流，实现稳定性和效率的优化，对于现代逆变器设计至关重要。 理解逆变电路涉及器件选择、换流策略、控制方法等多个层面。掌握这些原理有助于设计和优化电力系统，尤其是在新能源汽车、电力系统稳定和分布式能源系统中。