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逆变与整流的应用

摘要：本文介绍了无源逆变的基本知识和逆变电路的应用，并且对IGBT逆

变焊机和ZX7逆变焊机的工作原理进行了基本的分析。然后再介绍了整流的基础

知识，并且详细说明整流在材料加工设备中的应用，尤其对同步发电机励磁系统

与励磁调节器的工作原理介绍及分析进行了着重的改进。通过这些研究分析，进

一步的说明了电力电子技术在各个领域中都起着非常重要的作用。

关键词：逆变电路，IGBT逆变焊机；整流电路；可控硅整流装置；同步发

电机励磁系统；励磁调节器

电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制

技术为支撑的技术平台，其主要内容是应用电力电子器件和以计算机为代表的控

制技术，对电能特别是大的电功率进行处理和变换。经过半个世纪的发展，它在

传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越

广泛的应用。

比如交通运输中的电气化铁道、电动汽车、航空、航海；电力系统中的高压

直流输电、柔性交流输电、无功补偿；电子装置电源中为信息电子装置提供动力；

家用电器里的变频空调；一般工业中交直流电机、电化学工业、冶金工业；在其

他方面还设计航天飞行器、新能源和发电装置等。

一、定义

逆变与整流是两个相反的概念，整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆

变则使把直流电改变为交流电的过程。

（一）无源逆变

逆变：将直流电变换为交流电。

无源逆变：如果逆变输出的交流电与电网无联系，或者说，交流电仅供给具

体用电设备，则这种逆变称为无源逆变。其工作过程是直流电——逆变器——交

流电——用电器。（所谓“无源”是指逆变电路输出与电网的交流电无关。）

无源逆变电路：将直流电转换为频率、幅值固定或可变的交流电并直接供给

负载的逆变电路。

（二）整流

整流是一种物理现象，指的是在相同的驱动力推动下正向和逆向的电流幅值

大小不同。而在电力电子方面，将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这种变

换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。

整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动

电压的电路。在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得

到脉动直流电。在电源的正半周，二极管导通，使负载上的电流与电压波形形状

完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电

压，负载电压几乎为零。

整流方式有：半波整流、全波整流、桥式整流、异常整流。而二极管作为整

流元件，需要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。如选择不当，则或者不

能安全工作，甚至烧了管子，或者大材小用造成浪费。

二、分类

（一）逆变电路的分类

1.根据输入直流电源特点分类：①电压型，②电流型

1

2.根据电路的结构特点分类：①半桥式逆变电路，②全桥式逆变电路，③推换

式逆变电路，④其他形式：如单管晶体管逆变电路

3.根据换流方式分类：①负载换流型逆变电路，②脉冲换流型逆变电路，③自

换流型逆变电路

4.根据负载特点分类：①非谐振式逆变电路，②谐振式逆变电路

（二）整流电路的分类

1.按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；

2.按电路结构可分为桥式电路和零式电路；

3.按交流输入相数分为单相电路和多相电路；

4.按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。

三、应用

（一）无源逆变的应用

电力电子技术的高速发展，促进了器件、电路及其控制技术向着集成化、高

频化、全控化、电路弱电化、控制技术多功能化的方向发展。电力电子技术的发

展史促进了逆变技术的发展。目前，逆变技术广泛应用于电机驱动。变频调速、

不间断电源、电化学、电焊机、电力静止变换、电加热设备等工业领域的产业发

展。极大的推动了这些领域的产业发展。在电焊机行业，由于逆变技术的应用，

电焊机一改昔日粗大、笨重、耗能的缺点，成为节能、轻巧、性能更优的新型焊

机，从而使逆变焊机成为今后的发展方向之一。

1．1逆变电焊机

逆变电焊机主要是逆变器产生的逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是一种

新型的焊接电源。

其工作原理是：将工频（50Hz）交流电，先经整流器整流和滤波变成直流，

再通过大功率开关电子元件（晶闸管SCR、晶体管GTR、场效应管MOSFET或IG