Question

三相电压型逆变电路是有源电路吗

Answer 1

三相逆变电路分类
根据直流电源性质: 电压源电路 电流源电路
根据控制方式： 方波电路 PWM 电路
根据输出相电压的电平数： 两电平电路 多电平电路
根据电路结构： 半桥电路 全桥电路
根据负载性质： 无源负载 有源负载
本文主要讲述方波电路的相关理论，关于 PWM 电路会在之后讲解。本文是基于王兆安教授所编写《电力电子技术》中的“三相电压型逆变电路”章节，并作相应理论拓展。

二、三相方波逆变电路纯电阻负载工作情况 (图中负载侧只考虑电阻)
基本假设：

i）负载星形连接，平衡对称，纯电阻负载，负载中点电位 N 作为参考电位；

ii）控制极信号脉宽为180°，功率器件无惯性；

iii）直流滤波电容无穷大；

iv）电路处于稳态。

1. 工作模式：

在纯电阻负载下，IGBT的反并联二极管不导通，其一个周期共 6 种不同工作模式。6 种工作模式下均有三个开关同时导通，上桥臂两个开关下桥臂一个或者上桥臂一个开关下桥臂两个开关同时导通（3T+0D）。具体导通顺序和对应回路如下图所示：

2. 对应波形图：

3）相关计算：

(i) 中性点和虚拟中性点之间的电压计算

各线电压：



各相电压：



令三相负载对称，将 (1) (2) 相加可得：





(ii) 相电压计算



将六阶梯波  用傅里叶级数展开：



基波幅值： 

基波有效值： 

相电压有效值： 

·················································································

**补充下六阶梯波 的傅里叶级数如何展开的

首选 是一个奇函数，所以奇函数的傅里叶展开通式为：



其中 

对于六阶梯波 来说，当  时，



所以：



进而：



当  时，   ，

当  时，  ,

当  时，  ...

·················································································

(iii) 线电压计算



将四阶梯波  用傅里叶级数展开：



基波幅值： 

基波有效值： 

相电压有效值： 

(iv) 输入电流计算



当  导通时，

 ;  ; 

所以 

三、三相方波逆变电路阻感负载工作情况
1. 工作模式：

在阻感负载下，IGBT的反并联二极管因为电感电流不能突变因而会导通。我们这里研究下基波阻抗角分别为  和  的情况，其一个周期共 12 种不同工作模式。

i) 若  ，三个开关可能会同时导通或者两个开关一个反并联二极管同时导通(3T+0D, 2T+1D)。这种情况是电阻负载的直接延申很容易理解，因而这里只做简略分析：

电阻负载下的开关顺序定义为：  ，然后循环。但阻感负载下换相过程不能瞬时完成，例如  这一过程，开关  不能立即开通，此时的电流要首先经过开关  反并联的二极管  续流，负载电流降到 0 后  开通，所以此过程为：  。

所以可以得到整个过程为： 

ii) 若 ，三个开关不能同时导通，可能为一个开关两个反并联二极管同时导通，也可能是两个开关一个反并联二极管同时导通 (2T+1D, 1T+2D)。

具体导通顺序和对应回路如下图所示（图太长，放两张）：

2. 对应波形图：

总结一下：

无论是电阻负载还是阻感负载，三相电压型方波逆变电路共有3种工作模式，即：

1.三个开关导通；2.两个开关导通和一个二极管导通；3. 两个二极管导通和一个开关导通。

电阻负载属于第一种模式，带阻感负载若基波阻抗角  第一和第二种模式，基波阻抗角  属于第二和第三种模式。

最近比较忙，没更新应评论要求更新下关于三相逆变的知识，希望对大家有帮助。绘图不易，转载请注明来源。

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Answer 2

三相电压型逆变电路是有源电路。
所谓有源电路和无源电路，在电路中是按照是否包含电源来划分的，有源电路就是包含电源的电路;无源电路就是不包含电源的电路。