1/1電流型三相橋式逆變電路電流型三相橋式逆變電路

直流電源為電流源的逆變電路——電流型逆變電路。一般在直流側(cè)串聯(lián)大電感，電流脈動很小，可近似看成直流電流源。

實(shí)例之一：電流型三相橋式逆變電路。交流側(cè)電容用于吸收換流時(shí)負(fù)載電感中存貯的能量。

電流型三相橋式逆變電路

電流型逆變電路主要特點(diǎn)：

(1)直流側(cè)串大電感，相當(dāng)于電流源。

(2)交流輸出電流為矩形波，輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同。

(3)直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。

電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多。換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流。

（1）單相電流型逆變電路

單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

4橋臂，每橋臂晶閘管各串一個(gè)電抗器LT限制晶閘管開通時(shí)的di/dt。1、4和2、3以1000～2500Hz的中頻輪流導(dǎo)通，可得到中頻交流電。采用負(fù)載換相方式，要求負(fù)載電流超前于電壓。

負(fù)載一般是電磁感應(yīng)線圈，加熱線圈內(nèi)的鋼料，RL串聯(lián)為其等效電路。因功率因數(shù)很低，故并聯(lián)C。C和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，故此電路稱為并聯(lián)諧振式逆變電路。

輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波。因基波頻率接近負(fù)載電路諧振頻率，故負(fù)載對基波呈高阻抗，對諧波呈低阻抗，諧波在負(fù)載上產(chǎn)生的壓降很小，因此負(fù)載電壓波形接近正弦波。

工作波形分析：

一周期內(nèi)，兩個(gè)穩(wěn)定導(dǎo)通階段和兩個(gè)換流階段。

t1-t2：VT1和VT4穩(wěn)定導(dǎo)通階段，iｏ=Id，t2時(shí)刻前在C上建立了左正右負(fù)的電壓。

t2-t4：t2時(shí)觸發(fā)VT2和VT3開通，進(jìn)入換流階段。LT使VT1、VT4不能立刻關(guān)斷，電流有一個(gè)減小過程。VT2、VT3電流有一個(gè)增大過程。4個(gè)晶閘管全部導(dǎo)通，負(fù)載電壓經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)的放電回路同時(shí)放電。t2時(shí)刻后，LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一個(gè)經(jīng)LT2、VT2、VT4、LT4到C。t=t4時(shí)，VT1、VT4電流減至零而關(guān)斷，換流階段結(jié)束。t4－t2=tg稱為換流時(shí)間。io在t3時(shí)刻，即iVT1=iVT2時(shí)刻過零，t3時(shí)刻大體位于t2和t4的中點(diǎn)。

保證晶閘管的可靠關(guān)斷：

晶閘管需一段時(shí)間才能恢復(fù)正向阻斷能力，換流結(jié)束后還要使VT1、VT4承受一段反壓時(shí)間tβ，tβ=t5-t4應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq。為保證可靠換流應(yīng)在uo過零前td=t5-t2時(shí)刻觸發(fā)VT2、VT3。

td為觸發(fā)引前時(shí)間

io超前于uo的時(shí)間為

表示為電角度ω為電路工作角頻率；γ、β分別是tγ、tβ對應(yīng)的電角度）

并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形數(shù)量分析：

忽略換流過程，io可近似成矩形波，展開成傅里葉級數(shù)

基波電流有效值

負(fù)載電壓有效值Uo和直流電壓Ud的關(guān)系（忽略Ld的損耗，忽略晶閘管壓降）

實(shí)際工作過程中，感應(yīng)線圈參數(shù)隨時(shí)間變化，必須使工作頻率適應(yīng)負(fù)載的變化而自動調(diào)整，這種控制方式稱為自勵(lì)方式。固定工作頻率的控制方式稱為他勵(lì)方式。

自勵(lì)方式存在起動問題，解決方法：

一是先用他勵(lì)方式，系統(tǒng)開始工作后再轉(zhuǎn)入自勵(lì)方式。另一種方法是附加預(yù)充電起動電路。

（2）三相電流型逆變電路

電流型三相橋式逆變電路（采用全控型器件）。

基本工作方式是120°導(dǎo)電方式——每個(gè)臂一周期內(nèi)導(dǎo)電120°。每時(shí)刻上下橋臂組各有一個(gè)臂導(dǎo)通，橫向換流。

波形分析：

輸出電流波形和負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，正負(fù)脈沖各120°的矩形波。輸出電流和三相橋整流帶大電感負(fù)載時(shí)的交流電流波形相同，諧波分析表達(dá)式也相同。輸出線電壓波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，大體為正弦波。

輸出交流電流的基波有效值

串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路如圖5-15所示。這種電路因各橋臂的晶閘管和二極管串聯(lián)使用而得名，主要用于中大功率交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。

電流型三相橋式逆變電路：電路仍為前述的120°導(dǎo)電工作方式，輸出波形和圖5-14的波形大體相同。各橋臂的晶閘管和二極管串聯(lián)使用，各橋臂之間換流采用強(qiáng)迫換流方式，連接于各臂之間的電容C1～C6即為換流電容。

換流過程分析

電容器充電規(guī)律：

電流型三相橋式逆變電路的輸出波形

串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路

對共陽極晶閘管，與導(dǎo)通晶閘管相連一端極性為正，另一端為負(fù)。不與導(dǎo)通晶閘管相連的電容器電壓為零。共陰極晶閘管與共陽極晶閘管情況類似，只是電容器電壓極性相反。

等效換流電容：例如分析從VT1向VT3換流時(shí)，C13就是C3與C5串聯(lián)后再與C1并聯(lián)的等效電容。設(shè)Cl～C6的電容量均為C，則Cl3＝3C／2。

從VT1向VT3換流的過程：

換流前VT1和VT2通，C13電壓UC0左正右負(fù)。換流過程可分為恒流放電和二極管換流兩個(gè)階段。

換流過程各階段的電流路徑

a、恒流放電階段

t1時(shí)刻觸發(fā)VT3導(dǎo)通，VT1被施以反壓而關(guān)斷。Id從VT1換到VT3，C13通過VD1、U相負(fù)載、W相負(fù)載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電，放電電流恒為Id，故稱恒流放電階段。uC13下降到零之前，VT1承受反壓，反壓時(shí)間大于tq就能保證關(guān)斷。

b、二極管換流階段

t2時(shí)刻uC13降到零，之后C13反向充電。忽略負(fù)載電阻壓降，則二極管VD3導(dǎo)通，電流為iV，VD1電流為iU=Id-iV，VD1和VD3同時(shí)通，進(jìn)入二極管換流階段。隨著C13電壓增高，充電電流漸小，iV漸大，t3時(shí)刻iU減到零，iV=Id，VD1承受反壓而關(guān)斷，二極管換流階段結(jié)束。

t3以后，VT2、VT3穩(wěn)定導(dǎo)通階段

波形分析：

電感負(fù)載時(shí)，uC13、iU、iV及uC1、uC3、波形如

圖5-17所示。圖中給出了各換流電容電壓uC1、

uC3和uC5的波形。uC1的波形和uC13完全相同，

在換流過程中，從UC0降為－UC0，C3和C5是串

聯(lián)后再和C1并聯(lián)的，電壓變化的幅度是C1的一

半。換流過程中，uC3從零變到-UC0，uC5從UC0

變到零，這些電壓恰好符合相隔120°后從VT3

到VT5換流時(shí)的要求。

串聯(lián)二極管晶閘管逆變電路換流過程波形

無換向器電動機(jī)：

電