电流型逆变电路

t
O
t
td uo
tb
t=t4 时， VT1 、 VT4 电流减至零而关断， 换流阶段结束。 t4－ t2= tg 称为换流时间。 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tb。 tb = t5- t4 应大于晶闸管的关断时间 tq 。 。
VT
1
VT
3
VT VT
1
C
3
13
C
+ VD
1
13
+ 1
VD
3
VD
VD
3
U V W VD
U V W
2
VD
2
I
VT
2
d
I
VT
2
d
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。
图5-16 换流过程各阶段 的电流路径 a) b）
5.3.2 三相电流型逆变电路
t2 时 刻 uC13 降 到 零 ， 之 后
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。
5.3 电流型逆变电路
5.3.1 单相电流型逆变电路
5.3.2
单相电流型逆变电路
5.3.1 单相电流型逆变电路
1) 电路原理
由四个桥臂构成，每 个桥臂的晶闸管各串 联一个电抗器，用来 限制晶闸管开通时的 di/dt。 工作方式为负载换相。 电容 C 和L 、 R 构成并 联谐振电路。 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。
图5-11 电流型三相桥式逆变电路
iU O iV
O
2) 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。
Id t
t
iW O u UV O
u UCO
u C13
u C5
O
t
u C3
-
i
Id
U CO
iU
iV
O
t
1
t
2
t
3
t
图5-17 串联二极管晶闸 管逆变电路换流过程波形
5.3.2 三相电流型逆变电路
实例： 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。
O u dM
wt
O
wt
图5-19 无换相器电动机电路工作波形
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： 先用他励方式，系统开始工作后再转入自励 方式。
附加预充电起动电路。
5.3.2 三相电流型逆变电路
1) 电路分析 基本工作方式是120°导电方式 －每个臂一周期内导电 120°，每 个时刻上下桥臂组各有一个臂导通， 换流方式为横向换流。
5.3 电流型逆变电路
• 直流电源为电流源的 逆变电路称为电流型 逆变电路。
电流型逆变电路主要特点
(1) 直流侧串大电感，电流基 本无脉动，相当于电流源。 图5-11 电流型三相桥式逆变电路
(2) 交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。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。
图5－12 单相桥式电流型 （并联谐振式）逆变电路
5.3.1 单相电流型逆变电路
2) 工作分析
一个周期内有两个 导通阶段和两个换 流阶段。
u G1,4
O u G2,3 O iT O io O t1
t
i VT
1,4
i VT
2,3
t
Id
tg
t
t4 tf t5 t6
Id t 2 t3
t7
t
td
t 1~t 2： VT1和 VT4稳定导通阶段，iｏ=Id， t 2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。
VT 1 C13 VT 3 VD 3 VT 1VT 3压的规律：
VD 1
+-
+-
VT 1VT 3 C13
VD 3
U V
W
U V
W
VD 1VD 3 i U VV iU=Id-iV
W iV
-+
VT 1VT 3 C13
VD 1VD 3
-+
U V
W
VD 2
Id
VD 2
Id
VD 2 Id c) VT 2 Id d)
t tg 2 tb
(5-17) (5-18)
w 为电路工作角频率；g、b分别是tg、tb对应的电角度。
o
tg g w t 2 b 2b
忽略换流过程，io可近似成矩形波，展开成傅里叶级数 4I 1 1 (5-19) i d sin wt sin 3wt sin 5wt 基波电流有效值
t
t
图5-14 电流型三相桥 式逆变电路的输出波形
5.3.2 三相电流型逆变电路
串联二极管式晶闸管逆变电路
主要用于中大功率交流电动 机调速系统。 是电流型三相桥式逆变电路。 各桥臂的晶闸管和二极管串 联使用。 120°导电工作方式，输出 波形和图 5-14 的波形大体相 同。 强迫换流方式，电容 C1~C6 为换流电容。
图5-15 串联二极管式 晶闸管逆变电路
5.3.2 三相电流型逆变电路
换流过程分析
对于共阳极晶闸管，它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。 等效换流电容概念： 分析从 VT1向 VT3换流时，图5－16 中的 C13就是图5－ 14中的 C3 与 C 5 串联后再与C1并联的等效电容。
图5－18 无换相器电动机的基本电路
5.3.2 三相电流型逆变电路
u
uU uV uW O
wt
VT 4 导通
Ui
O iV O iW O
1
VT 1 导通 VT 3 导通 VT 6 导通
VT 2 导通
wt
wt
VT 5 导通
图5－18 无换相器电动机的基本电路
u VT
wt
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。

负载电压有效值Uo和直流电压Ud的关系（忽略Ld的损 U d U 耗，忽略晶闸管压降） (5-21) Uo 1.11 d cos 2 2 cos
3 5 4I d I o1 0.9 I d 2

(5-20)
5.3.1 单相电流型逆变电路
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。
VT VT C13反向充电。忽略负载电 C C 阻 压 降， 则二 极管 VD3 导 - + - + VD VD VD VD 通，电流为 iV，VD1电流为 i U V U V iU=Id-iV ， VD1 和 VD3 同 时 通，进入二极管换流阶段。 i =I -i i W W 随着 C13 电压增高，充电电 VD 流渐小， iV 渐大， t3 时刻 iU VD 减到零， iV=Id，VD1承受反 VT VT I 压而关断，二极管换流阶 段结束。 t3以后，VT2、VT3稳定导 图5-16 换流过程各阶段 的电流路径 通阶段。
O
t
u VT
2,3
O
t
u VT
1,4
O
u AB O
t
t
图5－13并联谐振式逆变 电路工作波形
5.3.1 单相电流型逆变电路
为保证可靠换流应在uo过零前td= t5- t2时刻触发 VT2、VT3 。 . tδ t γ tβ td 为触发引前时间 (5-16) io超前于uo的时间 表示为电角度
1 3 1 3
13 13 1 3
VT VT
1
3
V
U
d
V
V
2
2
d
2
2
c) d）
5.3.2 三相电流型逆变电路
波形分析 电感负载时， uC13 、iU 、 iV 及 uC1 、 uC3 、 uC5 波形。 uC1 的波形和 uC13 完全相 同，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 C 1的一半。 uC3 从 零 变 到 -UC0 ， uC5 从 U C0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。
t
VT 1,4
O
t
AB
O
t
图5－13并联谐振式逆变 电路工作波形
5.3.1 单相电流型逆变电路
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。
u G1,4
O u G2,3 O iT O io
t i VT
1,4
i VT
2,3
t
Id
tg
t1 Id t 2 t3 t4 tf t5 t6 t7
uo O
tb
t
u VT
2,3
O
LT 使 VT1 、 VT4 不能立刻关断，电流有一 u 个减小过程。 VT 2 、 VT 3 电流有一个增大 过程。 4 个晶闸管全部导通，负载电容电压经两 u 个并联的放电回路同时放电。 LT1 、 VT1 、 VT3 、 LT3 到 C ；另一个经 LT2、 VT 2、 VT4、LT4到 C。