阻抗源逆变器

电流源型逆变器是怎样工作的？

1、直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

2、电路中开关器件的作用仅是改变直流甩流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。

3、当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向。

电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多，就其换流方式而言，有的采用负载换流，有的采用强迫换流。

逆变电路的换流方式有4种：

1、器件换流:利用全控器件的自关断能力进行换流.全控型器件采用此换流方式。

2、电网换流:由电网提供换流电压,只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。

3、负载换流:由负载提供换流电压,当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时,可实现负载换流。

4、强迫换流:设置附加换流电路,给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流.通常是利用附加电容上的能量实现,也称电容换流。

扩展资料：

为了满足不同用电设备对交流电源性能参数的不同要求，已发展了多种逆变电路，并大致可按以下方式分类。

1、按输出电能的去向分，可分为有源逆变电路和无源逆变电路。前者输出的电能返回公共交流电网，后者输出的电能直接输向用电设备。

2、按直流电源性质可分为由电压型直流电源供电的电压型逆变电路和由电流型直流电源供电的电流型逆变电路。

3、按主电路的器件分，可分为：由具有自关断能力的全控型器件组成的全控型逆变电路；由无关断能力的半控型器件（如普通晶闸管）组成的半控型逆变电路。

半控型逆变电路必须利用换流电压以关断退出导通的器件。若换流电压取自逆变负载端，称为负载换流式逆变电路。这种电路仅适用于容性负载;对于非容性负载,换流电压必须由附设的专门换流电路产生，称自换流式逆变电路。

4、按电流波形分，可分为正弦逆变电路和非正弦逆变电路。前者开关器件中的电流为正弦波，其开关损耗较小，宜工作于较高频率。后者开关器件电流为非正弦波，因其开关损耗较大，故工作频率较正弦逆变电路低。

5、按输出相数可分为单相逆变电路和多相逆变电路。

百度百科——电流型逆变电路

百度百科——逆变电路

PLECS应用示例（88）:Z源逆变器（Z-Source Inverter）

本演示展示了一种用于燃料电池应用的电流控制三相Z源逆变器。图1显示了Z源逆变器的电路。Z源逆变器中独特的阻抗网络允许逆变器在降压和升压模式下运行。

阻抗源（或阻抗馈电）功率转换器，也称为Z-source逆变器（或转换器），使用由以X形状连接的分裂电感器和电容器组成的阻抗网络，将主转换器电路耦合到电源（或负载）。它可用于实现DC-AC、AC-DC、AC-AC和DC-DC功率转换，以取代传统的V源或I源转换器。

演示模型显示了Z源逆变器的一个示例，其中来自燃料电池源的直流电压被转换为三相交流输出。传统的V源逆变器（VSI）在没有额外的DC-DC升压级的情况下不能产生大于DC电压的AC输出电压。根据第2.1节中定义的降压-升压因子，Z源逆变器可以产生大于或小于DC电压的AC输出电压。需要一个与直流电源串联的二极管来防止反向电流。

在传统的VSI中，当DC电压施加在负载上时，有六种可能的有源开关状态（在三相支路中的每一个支路中只有一个上开关或下开关导通）和两种零状态（负载端子通过所有上开关或所有下开关短路）。Z源逆变器具有额外的零状态，当负载端子通过一个或两个或全部三相支路的上开关和下开关短路时。这种直通零状态为逆变器提供了独特的降压-升压特性。当直流电压足够高以产生所需的交流电压时，击穿零状态为非激活状态。否则，逆变器的等效直流输入电压将使用直通状态[1]升压。

锁相环（Phase-Locked Loop）PLECS组件库提供了一个同步参考帧锁相环（SRF-PLL）组件，如图2所示。它包含一个低带宽比例积分（PI）控制器，用于检测三相输入信号的相位角。然后，相位信息用于将AC输出电流和电压转换为旋转参考系（dq）[4]。

电流控制器（Current Controller）在交流侧的dq帧中，[公式] [公式] 其中，[公式] 和 [公式] 是电压， [公式] 和 [公式] 是电流， [公式] 是A相电压的峰值。交叉耦合项 [公式] 和 [公式] 是abc到dq变换的结果。为了实现简单的一阶对象，在控制器中提供它们作为前馈，以解耦q和d轴电流。

基于上述对象传递函数，使用K因子方法对电流控制器进行解析调谐。K因子方法是一种环路成形技术，其中可以针对指定的相位裕度和交叉频率准确地设计控制器。[2]中解释了使用K因子方法的控制器设计。

电流控制器的输出是一组三相正弦信号{Ma，Mb，Mc}。

射击任务计算器（Shoot-through duty calculator）当降压-升压因子BB大于1时，直通占空比计算器计算开环直通占空比d，如图4所示。

使用所提供的模型进行仿真，以观察PWM信号、输出交流电流和Z网络电容器电压。

在0.2 s时，d轴交流电流参考从5 A增加到10 A，在0.4 s时，q轴交流电流基准变为−5 A。观察输出dq电流遵循参考信号，如图6所示。

输出交流相电压为[公式] V，直到0.6s，见图7，输入直流电压为70V。因此，降压-升压因子BB为：

由于降压-升压因子大于1，所以启用直通占空比。Z源逆变器在升压模式下运行。从图8中可以观察到，穿透周期关于原始切换瞬间对称放置。

在0.6 s时，见图7，输入直流电压从70 V升压到190 V，新的调制指数计算如下：

由于降压-升压因子小于1，直通占空比为零，如图9所示。此时，Z源逆变器以降压模式工作，并使用传统的PWM调制方案。

该模型重点介绍了一个电流控制的三相Z源逆变器，展示了一些PLECS控制域组件，包括连续控制器方案和状态机调制器。状态机块评估由电流控制器生成的三相正弦调制指数信号的最大值和最小值，并插入适当的直通占空比值以获得新的比较信号。

分析电网阻抗对并网逆变器的影响的两种建模方法

分析电网阻抗对并网逆变器的影响的两种建模方法

针对并网逆变器中的电网阻抗，现有四种控制结构进行影响分析，其关键在于建立数学模型。本篇文章提供两种建模方法：直接电流控制建模和输出阻抗建模。

直接电流控制建模方法将电网阻抗整合至闭环控制系统模型中，推导开环传递函数，评估电网阻抗对系统动态特性和稳定性的影响。

输出阻抗建模方法则将并网逆变器等效为电流源与输出阻抗的并联，通过应用级联系统稳定性判断，分析电网阻抗作用。

以上内容来自电子研习社每周六直播讲座“谢少军 弱电网下并网逆变器的强鲁棒性控制技术”。讲座深入探讨了弱电网下并网逆变器的鲁棒控制技术，包括LCL滤波并网逆变器的有源阻尼技术、电网建模与分析、强鲁棒性电流控制技术。主讲人谢少军教授，南京航空航天大学自动化学院教授，中国电源学会常务理事。

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逆变器有哪些类别?

1. 电压源逆变器：当逆变器的输入为恒定直流电压源时，该逆变器被称为电压源逆变器。这类逆变器的输入端有一个刚性的直流电压源，其阻抗为零，实际上，直流电压源的阻抗可以忽略不计。

2. 电流源逆变器：当逆变器的输入为恒定直流电流源时，该逆变器被称为电流源逆变器。刚性电流从直流电源提供给CSI，其中直流电源具有高阻抗。

3. 单相逆变器：单相逆变器将直流输入转换为单相输出。单相逆变器的输出电压/电流只有一相，其标称频率为50Hz或60Hz的标称电压。

4. 三相逆变器：三相逆变器将直流电转换为三相电源。三相电源提供三路相交均匀分离的交流电。在输出端产生的所有三个波的幅度和频率都相同，但由于负载而略有变化，而每个波彼此之间有120度的相移。

5. 线路换向逆变器：线路换向逆变器是那些通过交流电路的线电压来获得电压的逆变器。当SCR中的电流经历零特性时，器件迅森被关闭。这种换向过程称为线路换向，而基于此原理工作的逆变器称为线路换向逆变器。

6. 强制换向逆变器：强制换向逆变器中，电源不会出现零点。这就是为什么需要一些外部资源来对设备进行整流的原因。这种换向过程称为强制换向，而基于此过程的逆变器称为强制换向逆变器。

7. 串联逆变器：串联逆变器由一对晶闸管和RLC（电阻、电感和电容）电路组成。一个晶闸管与RLC电路并联，一个晶闸管串联在直流电源和RLC电路之间。这种逆变器被称为串联逆变器，因为负载在晶闸管的帮助下直接与直流电源串联。

8. 并联逆变器：并联逆变器由两个晶闸管、一个电容器、中心抽头变压器和一个电感器组成。晶闸管用于为电流流动提供路径，而电感器用于使电流源恒定。这些晶闸管的导通和关断由连接在它们之间的换向电容器控制。它之所以被称为并联逆变器，是因为在工作状态下，电容器通过变压器与负载并联差正。

9. 半桥逆变器：半桥逆变器需要两个电子开关才能工作。开关可以是MOSFET、IJBT、BJT或晶闸管。带有晶闸管和BJT开关的半桥需要两个额外的二极管，纯电阻负载除外，而MOSFET具有内置体二极管。

10. 全桥逆变器：单相全桥逆变器具有四个受控开关，用于控制负载中电流的流动方向。该电桥有4个反馈二极管，可将负载中存储的能量反馈回电源。

11. 三相桥式逆变器：为了从存储设备或其他直流电源运行重负载，需要三相桥式逆变器。工业和其他重负载需要三相电源，这种逆变器能够提供这种需求。

电压源型与电流源型无源逆变电路的区别有哪些

交-直-交变频器的中间直流环节如果使用大电容平波，称为电压源型变频器，其前端整流部分对电网表现为一个谐波源，称为电压型谐波源。相反，如果使用大电感平波，则称为电流源型变频器，其直流环节呈现高阻抗，交流输出电流为矩形波。电压源逆变器（vsi）的直流电压稳定，输出电压波形取决于控制方式，通常有两种波形：矩形波或“凸”字形波。这类变频器的谐波电流较大，特别是5次和7次谐波，但现代大多采用pwm调制，输出接近正弦波。谐波电流的减少可通过改变电缆长度、采用特殊电缆、安装输出滤波器等方法实现。

电流源逆变器（csi）的直流电流稳定，交流输出电流为矩形波，电压波形由负载阻抗决定，无需反向电流，直流电感可以存储和释放无功功率。csi的谐波电流较小，且对短路容量的变化不敏感。尽管电流源变频器输出电流的快速性不如电压源变频器，但其电流上升率较低，有助于电子式过流保护。

在实际应用中，电压源变频器在低压产品中占据主导地位，在1kv以上高压产品中也是主流。当前，电压源变频器的设计、生产和应用技术较为成熟，但高压变频器产品仍在发展中，面临高电压大电流全关断器件发展滞后等问题。相比之下，电流源变频器适用于负荷变化较慢的场合，尽管其性能有待进一步提升。

未来，随着电力电子器件技术的发展，电流源变频器有可能在某些应用领域获得更大的发展。电压源变频器因其通用性强、技术成熟等优点，在市场上仍将占据重要地位。

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