电流型三相桥式逆变电路.doc

电流型三相桥式逆变电路直流电源为电流源的逆变电路电流型逆变电路。一般在直流侧串联大电感，电流脉动很小，可近似看成直流电流源。实例之一：电流型三相桥式逆变电路。交流侧电容用于吸收换流时负载电感中存贮的能量。 电流型三相桥式逆变电路电流型逆变电路主要特点：(1) 直流侧串大电感，相当于电流源。(2) 交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同。(3) 直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。换流方式有负载换流、强迫换流。（1） 单相电流型逆变电路单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路4桥臂，每桥臂晶闸管各串一个电抗器LT限制晶闸管开通时的di/dt。1、4和2、3以10002500Hz的中频轮流导通，可得到中频交流电。采用负载换相方式，要求负载电流超前于电压。负载一般是电磁感应线圈，加热线圈内的钢料，RL串联为其等效电路。因功率因数很低，故并联C。C和L、R构成并联谐振电路，故此电路称为并联谐振式逆变电路。输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。因基波频率接近负载电路谐振频率，故负载对基波呈高阻抗，对谐波呈低阻抗，谐波在负载上产生的压降很小，因此负载电压波形接近正弦波。工作波形分析：一周期内，两个稳定导通阶段和两个换流阶段。t1-t2：VT1和VT4稳定导通阶段，i=Id，t2时刻前在C上建立了左正右负的电压。t2-t4：t2时触发VT2和VT3开通，进入换流阶段。LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小过程。VT2、VT3电流有一个增大过程。4个晶闸管全部导通，负载电压经两个并联的放电回路同时放电。t2时刻后，LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一个经LT2、VT2、VT4、LT4到C。t=t4时，VT1、VT4电流减至零而关断，换流阶段结束。t4t2= tg 称为换流时间。io在t3时刻，即iVT1=iVT2时刻过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点。保证晶闸管的可靠关断：晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT1、VT4承受一段反压时间t，t= t5- t4应大于晶闸管的关断时间tq。为保证可靠换流应在uo过零前td= t5- t2时刻触发VT2、VT3。td为触发引前时间 io超前于uo的时间 为 表示为电角度 为电路工作角频率；、分别是t、t对应的电角度） 并联谐振式逆变电路工作波形数量分析：忽略换流过程，io可近似成矩形波，展开成傅里叶级数 基波电流有效值 负载电压有效值Uo和直流电压Ud的关系（忽略Ld的损耗，忽略晶闸管压降） 实际工作过程中，感应线圈参数随时间变化，必须使工作频率适应负载的变化而自动调整，这种控制方式称为自励方式。固定工作频率的控制方式称为他励方式。自励方式存在起动问题，解决方法：一是先用他励方式，系统开始工作后再转入自励方式。另一种方法是附加预充电起动电路。（2） 三相电流型逆变电路电流型三相桥式逆变电路（采用全控型器件）。基本工作方式是120°导电方式每个臂一周期内导电120°。每时刻上下桥臂组各有一个臂导通，横向换流。波形分析：输出电流波形和负载性质无关，正负脉冲各120°的矩形波。输出电流和三相桥整流带大电感负载时的交流电流波形相同，谐波分析表达式也相同。输出线电压波形和负载性质有关，大体为正弦波。输出交流电流的基波有效值 串联二极管式晶闸管逆变电路如图5-15所示。这种电路因各桥臂的晶闸管和二极管串联使用而得名，主要用于中大功率交流电动机调速系统。电流型三相桥式逆变电路：电路仍为前述的120°导电工作方式，输出波形和图5-14的波形大体相同。各桥臂的晶闸管和二极管串联使用，各桥臂之间换流采用强迫换流方式，连接于各臂之间的电容C1C6即为换流电容。换流过程分析电容器充电规律：电流型三相桥式逆变电路的输出波形 串联二极管式晶闸管逆变电路对共阳极晶闸管，与导通晶闸管相连一端极性为正，另一端为负。不与导通晶闸管相连的电容器电压为零。共阴极晶闸管与共阳极晶闸管情况类似，只是电容器电压极性相反。等效换流电容：例如分析从VT1向VT3换流时，C13就是C3与C5串联后再与C1并联的等效电容。设ClC6的电容量均为C，则Cl33C2。从VT1向VT3换流的过程：换流前VT1和VT2通，C13电压UC0左正右负。换流过程可分为恒流放电和二极管换流两个阶段。换流过程各阶段的电流路径a、恒流放电阶段t1时刻触发VT3导通，VT1被施以反压而关断。Id从VT1换到VT3，C13通过VD1、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电，放电电流恒为Id，故称恒流放电阶段。uC13下降到零之前，VT1承受反压，反压时间大于tq就能保证关断。b、二极管换流阶段t2时刻uC13降到零，之后C13反向充电。忽略负载电阻压降，则二极管VD3导通，电流为iV，VD1电流为iU=Id-iV，VD1和VD3同时通，进入二极管换流阶段。随着C13电压增高，充电电流渐小，iV渐大，t3时刻iU减到零，iV=Id，VD1承受反压而关断，二极管换流阶段结束。t3以后，VT2、VT3稳定导通阶段波形分析：电感负载时，uC13、iU、iV及uC1、uC3、波形如图5-17所示。图中给出了各换流电容电压uC1、uC3和uC5的波形。uC1的波形和uC13完全相同，在换流过程中，从UC0降为UC0，C3和C5是串联后再和C1并联的，电压变化的幅度是C1的一半。换流过程中，uC3从零变到-UC0，uC5从UC0变到零，这些电压恰好符合相隔120°后从VT3到VT5换流时的要求。 串联二极管晶闸管逆变电路换流过程波形无换向器电动机：电流型三相桥式逆变器驱动同步电动机，负载换流，工作特性和调速方式和直流电动机相似，但无换向器，因此称为无换向器电动机。无换相器电动机的基本电路BQ转子位置检测器，检测磁极位置以决定什么时候给哪个晶闸管发出触发脉冲无换相器电动机电路工作波形