第六章交流異步電動(dòng)機(jī)

變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)6.1變壓變頻調(diào)速的基本控制方式

在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時(shí)，常須考慮的一個(gè)重要因素是：希望保持電機(jī)中每極磁通量

m為額定值不變。如果磁通太弱，沒有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果過分增大磁通，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過熱而損壞電機(jī)。對(duì)于直流電機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)是獨(dú)立的，只要對(duì)電樞反應(yīng)有恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，

m保持不變是很容易做到的。在交流異步電機(jī)中，磁通

m由定子和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)合成產(chǎn)生，要保持磁通恒定就需要費(fèi)一些周折了。

定子每相電動(dòng)勢(shì)（6-1）

式中：Eg

—?dú)庀洞磐ㄔ诙ㄗ用肯嘀懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值，單位為V；—定子頻率，單位為Hz；

—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；

—基波繞組系數(shù)；

—每極氣隙磁通量，單位為Wb。

f1NskNs

m1.基頻以下調(diào)速

由式（6-1）可知，要保持

m

不變，當(dāng)頻率f1

從額定值f1N

向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降低Eg

，使常值

（6-2）

即采用恒值電動(dòng)勢(shì)頻率比的控制方式。

恒壓頻比的控制方式

然而，繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓U1

≈

Eg，則得（6-3）

這是恒壓頻比的控制方式。

但是，在低頻時(shí)U1

和Eg

都較小，定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時(shí)，需要人為地把電壓U1

抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性示于下圖中的b線，無補(bǔ)償?shù)目刂铺匦詣t為a線。

OUsf1圖6-1

恒壓頻比控制特性

帶壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性UsNf1Na

—無補(bǔ)償

b

—帶定子壓降補(bǔ)償

2.基頻以上調(diào)速

在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率應(yīng)該從f1N

向上升高，但定子電壓U1

卻不可能超過額定電壓U1N

，最多只能保持U1

=U1N

，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。把基頻以下和基頻以上兩種情況的控制特性畫在一起，如下圖所示。

f1N

變壓變頻控制特性圖6-2異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速的控制特性

恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速UsU1NΦmNΦm恒功率調(diào)速ΦmU1f1O6.2.1恒壓恒頻控制異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)定子電壓U1

和電源角頻率

1

恒定時(shí)，可以將5-1式改寫成如下形式：

（6-4）

6.2異步電動(dòng)機(jī)電壓和頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)

的機(jī)械特性

特性分析當(dāng)s很小時(shí)，可忽略上式分母中含s各項(xiàng)，則（6-5）

也就是說，當(dāng)s很小時(shí)，轉(zhuǎn)矩近似與s成正比，機(jī)械特性Te=f（s）是一段直線，見圖6-3。

特性分析（續(xù)）

當(dāng)s接近于1時(shí)，可忽略式（6-4）分母中的R2'

，則（6-6）即s接近于1時(shí)轉(zhuǎn)矩近似與s成反比，這時(shí)，Te=f（s）是對(duì)稱于原點(diǎn)的一段雙曲線。恒壓恒頻時(shí)異步電機(jī)的機(jī)械特性

當(dāng)s為以上兩段的中間數(shù)值時(shí)，機(jī)械特性從直線段逐漸過渡到雙曲線段，如右圖所示。smnn0sTe010TeTemaxTemax圖6-3恒壓恒頻時(shí)異步電機(jī)的機(jī)械特性6.2.2基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的

機(jī)械特性

由式（6-4）機(jī)械特性方程式可以看出，對(duì)于同一組轉(zhuǎn)矩Te

和轉(zhuǎn)速n（或轉(zhuǎn)差率s）的要求，電壓U1

和頻率

1

可以有多種配合。在U1

和

1的不同配合下機(jī)械特性也是不一樣的，因此可以有不同方式的電壓－頻率協(xié)調(diào)控制。

1.恒壓頻比控制（U1

/

1

）

在第6-1節(jié)中已經(jīng)指出，為了近似地保持氣隙磁通不變，以便充分利用電機(jī)鐵心，發(fā)揮電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力，在基頻以下須采用恒壓頻比控制。這時(shí)，同步轉(zhuǎn)速自然要隨頻率變化。

（6-7）

在式（6-5）所表示的機(jī)械特性近似直線段上，可以導(dǎo)出（6-9）帶負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降落為（6-8）

由此可見，當(dāng)U1/

1

為恒值時(shí)，對(duì)于同一轉(zhuǎn)矩Te

，s

1是基本不變的，因而

n

也是基本不變的。這就是說，在恒壓頻比的條件下改變頻率

1

時(shí)，機(jī)械特性基本上是平行下移，如圖6-4所示。它們和直流他勵(lì)電機(jī)變壓調(diào)速時(shí)的情況基本相似。

所不同的是，當(dāng)轉(zhuǎn)矩增大到最大值以后，轉(zhuǎn)速再降低，特性就折回來了。而且頻率越低時(shí)最大轉(zhuǎn)矩值越小，可參看第5章式（5-5），對(duì)式（5-5）稍加整理后可得

（6-10）

可見最大轉(zhuǎn)矩Temax

是隨著的

1

降低而減小的。頻率很低時(shí)，Temax太小將限制電機(jī)的帶載能力，采用定子壓降補(bǔ)償，適當(dāng)?shù)靥岣唠妷篣1，可以增強(qiáng)帶載能力，見圖6-4。

恒壓頻比控制時(shí)變頻調(diào)速的機(jī)械特性O(shè)n圖6-4恒壓頻比控制時(shí)變頻調(diào)速的機(jī)械特性補(bǔ)償定子壓降后的特性2.恒EG/

1

控制

圖6-5再次繪出異步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路，圖中幾處感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的意義如下：

Eg

—?dú)庀叮ɑ蚧ジ校┐磐ㄔ诙ㄗ用肯嗬@組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；

Es

—定子全磁通在定子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；

Er

—在轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（折合到定轉(zhuǎn)子全磁通子邊）。

圖6-5異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

U1

1R1Ll1L’l2LmR’2

/sI1I0I’2

異步電動(dòng)機(jī)等效電路EgEsEr

特性分析

如果在電壓－頻率協(xié)調(diào)控制中，恰當(dāng)?shù)靥岣唠妷篣1

的數(shù)值，使它在克服定子阻抗壓降以后，能維持Eg/

1

為恒值（基頻以下），則由式（6-1）可知，無論頻率高低，每極磁通

m

均為常值。

特性分析（續(xù)）由等效電路可以看出

（6-11）代入電磁轉(zhuǎn)矩關(guān)系式，得（6-12）

利用與前相似的分析方法，當(dāng)s很小時(shí)，可忽略式（6-12）分母中含s項(xiàng)，則

（6-13）

這表明機(jī)械特性的這一段近似為一條直線。

特性分析（續(xù)）

當(dāng)s接近于1時(shí)，可忽略式（6-12）分母中的R2'2

項(xiàng)，則

（6-14）

s值為上述兩段的中間值時(shí)，機(jī)械特性在直線和雙曲線之間逐漸過渡，整條特性與恒壓頻比特性相似。

特性分析（續(xù)）

性能比較（續(xù)）

但是，對(duì)比式（6-4）和式（6-12）可以看出，恒Eg/

1

特性分母中含s項(xiàng)的參數(shù)要小于恒U1/

1

特性中的同類項(xiàng)，也就是說，s值要更大一些才能使該項(xiàng)占有顯著的份量，從而不能被忽略，因此恒Eg/

1

特性的線性段范圍更寬。

將式（6-12）對(duì)s求導(dǎo)，并令dTe/ds=0，可得恒Eg/

1控制特性在最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率（6-15）和最大轉(zhuǎn)矩（6-16）

性能比較（續(xù)）

值得注意的是，在式（6-16）中，當(dāng)Eg/

1

為恒值時(shí)，Temax

恒定不變，如下圖所示，其穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)于恒U1/

1

控制的性能。這正是恒Eg/

1

控制中補(bǔ)償定子壓降所追求的目標(biāo)。

性能比較（續(xù)）

機(jī)械特性曲線OnTemax圖6-6恒Eg/

1控制時(shí)變頻調(diào)速的機(jī)械特性3.恒ER/

1

控制

如果把電壓－頻率協(xié)調(diào)控制中的電壓再進(jìn)一步提高，把轉(zhuǎn)子漏抗上的壓降也抵消掉，得到恒Er/

1

控制，那么，機(jī)械特性會(huì)怎樣呢？由此可寫出（6-17）

代入電磁轉(zhuǎn)矩基本關(guān)系式，得

（6-18）

現(xiàn)在，不必再作任何近似就可知道，這時(shí)的機(jī)械特性完全是一條直線，見圖6-7。0s10Te

幾種電壓－頻率協(xié)調(diào)控制方式的特性比較圖6-7不同電壓－頻率協(xié)調(diào)控制方式時(shí)的機(jī)械特性恒Er/

1控制恒Eg/

1控制恒U1/

1控制ab

c

顯然，恒Er/

1

控制的穩(wěn)態(tài)性能最好，可以獲得和直流電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性。這正是高性能交流變頻調(diào)速所要求的性能。現(xiàn)在的問題是，怎樣控制變頻裝置的電壓和頻率才能獲得恒定的Er/

1

呢？

按照式（6-1）電動(dòng)勢(shì)和磁通的關(guān)系，可以看出，當(dāng)頻率恒定時(shí)，電動(dòng)勢(shì)與磁通成正比。在式（6-1）中，氣隙磁通的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eg

對(duì)應(yīng)于氣隙磁通幅值

m

，那么，轉(zhuǎn)子全磁通的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Er

就應(yīng)該對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子全磁通幅值

rm

：（6-19）

由此可見，只要能夠按照轉(zhuǎn)子全磁通幅值

rm=Constant進(jìn)行控制，就可以獲得恒Er/

1

了。4．幾種協(xié)調(diào)控制方式的比較

綜上所述，在正弦波供電時(shí)，按不同規(guī)律實(shí)現(xiàn)電壓－頻率協(xié)調(diào)控制可得不同類型的機(jī)械特性。

（1）恒壓頻比（Us/

1=Constant）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對(duì)定子壓降實(shí)行補(bǔ)償。

（2）恒Eg/

1

控制是通常對(duì)恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到

rm=Constant，從而改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。

（3）恒Er/

1

控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通

rm

恒定進(jìn)行控制，即得

Er/

1=Constant

而且，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持

rm

恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來是比較復(fù)雜的。6.2.3基頻以上恒壓變頻時(shí)的機(jī)械特性

性能分析

在基頻以上變頻調(diào)速時(shí)，由于定子電壓U1=U1N

不變，式（6-4）的機(jī)械特性方程式可寫成

（6-20）

而式（6-10）的最大轉(zhuǎn)矩表達(dá)式可改寫成（6-21）

同步轉(zhuǎn)速的表達(dá)式仍和式（6-7）一樣。

性能分析

（續(xù)）基頻以上恒壓變頻調(diào)速的機(jī)械特性曲線恒功率調(diào)速O<<<

由此可見，當(dāng)角頻率提高時(shí)，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)械特性上移，而形狀基本不變，如圖所示。圖6-8基頻以上恒壓變頻調(diào)速的機(jī)械特性

由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁通勢(shì)必減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的減小，但轉(zhuǎn)速升高了，可以認(rèn)為輸出功率基本不變。所以基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。最后，應(yīng)該指出，以上所分析的機(jī)械特性都是在正弦波電壓供電下的情況。如果電壓源含有諧波，將使機(jī)械特性受到扭曲，并增加電機(jī)中的損耗。因此在設(shè)計(jì)變頻裝置時(shí)，應(yīng)盡量減少輸出電壓中的諧波。

*6.3電力電子變壓變頻器的主要類型本節(jié)提要交-直-交和交-交變壓變頻器電壓源型和電流源型逆變器180o導(dǎo)通型和120o導(dǎo)通型逆變器

引言

如前所述，對(duì)于異步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速，必須具備能夠同時(shí)控制電壓幅值和頻率的交流電源，而電網(wǎng)提供的是恒壓恒頻的電源，因此應(yīng)該配置變壓變頻器，又稱VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）裝置。

最早的VVVF裝置是旋轉(zhuǎn)變頻機(jī)組，即由直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)交流同步發(fā)電機(jī)，調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就能控制交流發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率。自從電力電子器件獲得廣泛應(yīng)用以后，旋轉(zhuǎn)變頻機(jī)組已經(jīng)無例外地讓位給靜止式的變壓變頻器了。*6.3.1交-直-交和交-交變壓變頻器

從整體結(jié)構(gòu)上看，電力電子變壓變頻器可分為交-直-交和交-交兩大類。

1.交-直-交變壓變頻器

交-直-交變壓變頻器先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流，如下圖所示。

交-直-交變壓變頻器基本結(jié)構(gòu)圖6-9

交-直-交（間接）變壓變頻器

變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻(CVCF)逆變DCACAC50Hz~整流

由于這類變壓變頻器在恒頻交流電源和變頻交流輸出之間有一個(gè)“中間直流環(huán)節(jié)”，所以又稱間接式的變壓變頻器。

具體的整流和逆變電路種類很多，當(dāng)前應(yīng)用最廣的是由二極管組成不控整流器和由功率開關(guān)器件（P-MOSFET，IGBT等）組成的脈寬調(diào)制（PWM）逆變器，簡(jiǎn)稱PWM變壓變頻器，如下圖所示。

交-直-交PWM變壓變頻器基本結(jié)構(gòu)圖6-10交-直-交PWM變壓變頻器變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻(CVCF)PWM逆變器DCACAC50Hz~調(diào)壓調(diào)頻C

PWM變壓變頻器的應(yīng)用之所以如此廣泛，是由于它具有如下的一系列優(yōu)點(diǎn)：

（1）在主電路整流和逆變兩個(gè)單元中，只有逆變單元可控，通過它同時(shí)調(diào)節(jié)電壓和頻率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。采用全控型的功率開關(guān)器件，只通過驅(qū)動(dòng)電壓脈沖進(jìn)行控制，電路也簡(jiǎn)單，效率高。

（2）輸出電壓波形雖是一系列的PWM波，但由于采用了恰當(dāng)?shù)腜WM控制技術(shù)，正弦基波的比重較大，影響電機(jī)運(yùn)行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。

（3）逆變器同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也得以提高。

（4）采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因素較高，且不受逆變輸出電壓大小的影響。2.交-交變壓變頻器

交-交變壓變頻器的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示，它只有一個(gè)變換環(huán)節(jié)，把恒壓恒頻（CVCF）的交流電源直接變換成VVVF輸出，因此又稱直接式變壓變頻器。有時(shí)為了突出其變頻功能，也稱作周波變換器（Cycloconveter）。

交-交變壓變頻器的基本結(jié)構(gòu)圖6-11交-交（直接）變壓變頻器交－交變頻AC50Hz~ACCVCFVVVF

常用的交-交變壓變頻器輸出的每一相都是一個(gè)由正、反兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。也就是說，每一相都相當(dāng)于一套直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的反并聯(lián)可逆線路（下圖）。交-交變壓變頻器的基本電路結(jié)構(gòu)VRVFId-Id+--+a)電路結(jié)構(gòu)負(fù)載50Hz~50Hz~u0圖6-12交-交變壓變頻器每一相的可逆線路交-交變壓變頻器的控制方式整半周控制方式

正、反兩組按一定周期相互切換，在負(fù)載上就獲得交變的輸出電壓u0

，u0的幅值決定于各組可控整流裝置的控制角

，u0

的頻率決定于正、反兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角一直不變，則輸出平均電壓是方波，如下圖6-13所示。圖6-13方波型平均輸出電壓波形tu0正組通反組通正組通反組通輸出電壓波形控制方式（續(xù)）

調(diào)制控制方式

要獲得正弦波輸出，就必須在每一組整流裝置導(dǎo)通期間不斷改變其控制角。例如：在正向組導(dǎo)通的半個(gè)周期中，使控制角

由

/2（對(duì)應(yīng)于平均電壓u0=0）逐漸減小到0（對(duì)應(yīng)于u0最大），然后再逐漸增加到

/2（u0

再變?yōu)?），如下圖所示。2AOw

ta=a=0

p

2a=

pBCDEFu0圖6-14交-交變壓變頻器的單相正弦波輸出電壓波形輸出電壓波形

當(dāng)

角按正弦規(guī)律變化時(shí)，半周中的平均輸出電壓即為圖中虛線所示的正弦波。對(duì)反向組負(fù)半周的控制也是這樣。

單相交交變頻電路輸出電壓和電流波形

三相交交變頻電路

三相交交變頻電路可以由3個(gè)單相交交變頻電路組成，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。

如果每組可控整流裝置都用橋式電路，含6個(gè)晶閘管（當(dāng)每一橋臂都是單管時(shí)），則三相可逆線路共需36個(gè)晶閘管，即使采用零式電路也須18個(gè)晶閘管。

三相交交變頻器的基本結(jié)構(gòu)

輸出星形聯(lián)結(jié)方式三相交交變頻電路三相橋式交交變頻電路

因此，這樣的交-交變壓變頻器雖然在結(jié)構(gòu)上只有一個(gè)變換環(huán)節(jié)，省去了中間直流環(huán)節(jié)，看似簡(jiǎn)單，但所用的器件數(shù)量卻很多，總體設(shè)備相當(dāng)龐大。

不過這些設(shè)備都是直流調(diào)速系統(tǒng)中常用的可逆整流裝置，在技術(shù)上和制造工藝上都很成熟，目前國內(nèi)有些企業(yè)已有可靠的產(chǎn)品。

這類交-交變頻器的其他缺點(diǎn)是：輸入功率因數(shù)較低，諧波電流含量大，頻譜復(fù)雜，因此須配置諧波濾波和無功補(bǔ)償設(shè)備。其最高輸出頻率不超過電網(wǎng)頻率的1/3~1/2，一般主要用于軋機(jī)主傳動(dòng)、球磨機(jī)、水泥回轉(zhuǎn)窯等大容量、低轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，供電給低速電機(jī)直接傳動(dòng)時(shí)，可以省去龐大的齒輪減速箱。

近年來又出現(xiàn)了一種采用全控型開關(guān)器件的矩陣式交-交變壓變頻器，類似于PWM控制方式，輸出電壓和輸入電流的低次諧波都較小，輸入功率因數(shù)可調(diào)，能量可雙向流動(dòng)，以獲得四象限運(yùn)行，但當(dāng)輸出電壓必須為正弦波時(shí)，最大輸出輸入電壓比只有0.866。目前這類變壓變頻器尚處于開發(fā)階段，其發(fā)展前景是很好的。*6.3.2

電壓源型和電流源型逆變器

在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，兩種類型的實(shí)際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器。下圖繪出了電壓源型和電流源型逆變器的示意圖。

兩種類型逆變器結(jié)構(gòu)LdIdCdUdUd++--a)電壓源逆變器b)電流源逆變器圖6-15電壓源型和電流源型逆變器示意圖電壓源型逆變器（VoltageSourceInverter--VSI），直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，因而直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，有時(shí)簡(jiǎn)稱電壓型逆變器。電流源型逆變器（CurrentSourceInverter--CSI），直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當(dāng)于一個(gè)恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，或簡(jiǎn)稱電流型逆變器。

性能比較

兩類逆變器在主電路上雖然只是濾波環(huán)節(jié)的不同，在性能上卻帶來了明顯的差異，主要表現(xiàn)如下：

（1）無功能量的緩沖在調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器的負(fù)載是異步電機(jī)，屬感性負(fù)載。在中間直流環(huán)節(jié)與負(fù)載電機(jī)之間，除了有功功率的傳送外，還存在無功功率的交換。濾波器除濾波外還起著對(duì)無功功率的緩沖作用，使它不致影響到交流電網(wǎng)。

因此，兩類逆變器的區(qū)別還表現(xiàn)在采用什么儲(chǔ)能元件（電容器或電感器）來緩沖無功能量。

（2）能量的回饋用電流源型逆變器給異步電機(jī)供電的電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)有一個(gè)顯著特征，就是容易實(shí)現(xiàn)能量的回饋，從而便于四象限運(yùn)行，適用于需要回饋制動(dòng)和經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。

下面以由晶閘管可控整流器UCR和電流源型串聯(lián)二極管式晶閘管逆變器CSI構(gòu)成的交-直-交變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（如下圖所示）為例，說明電動(dòng)運(yùn)行和回饋制動(dòng)兩種狀態(tài)。圖6-16-a電流源型交-直-交變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的兩種運(yùn)行狀態(tài)M3~+-UdIdLdCSIα<90o整流ω1>ω電動(dòng)Teω

逆變UCRa）電動(dòng)運(yùn)行

電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)P

當(dāng)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，UCR的控制角

<90

，工作在整流狀態(tài)，直流回路電壓Ud

的極性為上正下負(fù)，電流Id

由正端流入逆變器CSI，CSI工作在逆變狀態(tài)，輸出電壓的頻率

1>

，電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電功率的傳送方向如上圖a所示。圖6-16-b電流源型交-直-交變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的兩種運(yùn)行狀態(tài)M3~+-UdIdLdCSIα>90o有源逆變?chǔ)?<

ω發(fā)電Teω整流UCRb）逆變運(yùn)行逆變運(yùn)行狀態(tài)P如果降低變壓變頻器的輸出頻率

1，或從機(jī)械上抬高電機(jī)轉(zhuǎn)速

，使

1<

，同時(shí)使UCR的控制角

>90

，則異步電機(jī)轉(zhuǎn)入發(fā)電狀態(tài)，逆變器轉(zhuǎn)入整流狀態(tài)，而可控整流器轉(zhuǎn)入有源逆變狀態(tài)，此時(shí)直流電壓Ud

立即反向，而電流Id

方向不變，電能由電機(jī)回饋給交流電網(wǎng)（圖b）。

與此相反，采用電壓源型的交-直-交變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)和四象限運(yùn)行卻很困難，因?yàn)槠渲虚g直流環(huán)節(jié)有大電容鉗制著電壓的極性，不可能迅速反向，而電流受到器件單向?qū)щ娦缘闹萍s也不能反向，所以在原裝置上無法實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。

必須制動(dòng)時(shí)，只得在直流環(huán)節(jié)中并聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)，或者與UCR反并聯(lián)一組反向的可控整流器，用以通過反向的制動(dòng)電流，而保持電壓極性不變，實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。這樣做，設(shè)備要復(fù)雜多了。性能比較（續(xù)）

（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)正由于交-直-交電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的直流電壓可以迅速改變，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快，而電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)就慢得多。

（4）輸出波形電壓源型逆變器輸出的電壓波形為方波，電流源型逆變器輸出的電流波形為方波（見下表）。性能比較（續(xù)）表6-1兩種逆變器輸出波形比較性能比較（續(xù)）

（4）應(yīng)用場(chǎng)合電壓源型逆變器屬恒壓源，電壓控制響應(yīng)慢，不易波動(dòng)，所以適于做多臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行時(shí)的供電電源，或單臺(tái)電機(jī)調(diào)速但不要求快速起制動(dòng)和快速減速的場(chǎng)合。采用電流源型逆變器的系統(tǒng)則相反，不適用于多電機(jī)傳動(dòng)，但可以滿足快速起制動(dòng)和可逆運(yùn)行的要求。*6.3.3180o導(dǎo)通型和120o導(dǎo)通