谐振逆变器三相电路原理

谐振逆变器三相电路原理

谐振逆变器三相电路原理为避免滤波电抗Ld上产生大的感生电势，电流必须连续。也就是说，必须保证逆变器上、下桥臂晶闸管在换流时，是先开通后关断，也即在换流期间(tγ)内所有晶闸管都处于导通状态。这时，虽然逆变桥臂直通，由于Ld足够大，也不会造成直流电源短路，但换流时间长，会使系统效率降低，因而需缩短tγ，即减小Lk值。

逆变器必须采用三相全控整流器作为直流电源，其主电路原理如图1 所示。而串联逆变器原则上3 种整流器均可为其供电，但为了控制方便和节能，一般采用三相不可控整流器或三相半控整流器作为直流电源，如图2 ~3 所示。其中：a、b、c 代表三相，SCR1 ～SCR10 为可控硅，LD为滤波电抗器，L 为振荡线圈，C 为振荡电容器，D1～D8 为整流二极管，Cd1、Cd2 为滤波电容器，Cn1、Cn2 为谐振电容器。

图1 三相全控整流器并联谐振式主电路

图2 三相不可控整流器串联谐振式主电路

采用三相半控整流器提供直流电源，但不用来调压，只用来在软启动和出现故障时作为电子开关，快速切断电源。正常工作时，可控硅总是处于全导通状态，其工作特性与三相不可控整流器串联谐振电路完全相同。一般100 kW 以上的中频电源多采用此种整流方式。串联谐振逆变器的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率，即应确保有合适的t时间，否则会因逆变器上、下桥臂直通而导致换流的失败。并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率，以确保有合适的反压时间t，否则会导致晶闸管间换流失败；但若高得太多，则在换流时晶闸管承受的反向电压会太高，这是不允许的。功率调节方式有二：改变直流电源电压Ud或改变晶闸管的触发频率，即改变负载功率因数cosφ。并联逆变器的功率调节方式，一般只能是改变直流电源电压Ud。改变cosφ虽然也能使逆变输出电压升高和功率增大，但所允许调节范围小。

它由三相晶闸管全控整流桥、平波电感dL、滤波电容dC、单相全控桥式逆变电路、续流二极管、串联谐振逆变器负载构成。三相晶闸管全控整流桥将正弦的工频交流电整流成脉动的直流电dU,可通过调节直流电压dU来调节负载电流。平波电感dL在此起切断直流通路的作用。由于要求恒压源供电,所以需要一

个很大的滤波电容dC,当dC足够大时,可以认为输入电压是恒压dU。在电路还没开始工作前,电容dC就通过电网储能,以便于启动逆变电路。

由四只晶闸管构成的单相全控桥式逆变电路将直流电压dU逆变为中频方波电压,并将它加到负载电路。负载电路是由感应线圈和补偿电容组成的串联振荡电路,对工件进行感应加热。通过电感的电流接近正弦波形。

串联补偿逆变电路是通过自然换流来实现工作晶闸管之间转换的,其工作原理如下:

第一阶段：首先触发晶闸管SCR1、SCR4,电流通过正端流入,经过SCR1、串联振荡负载、SCR4,再由负端流出,此时补偿电容C充上了左正右负的电压。

第二阶段：由于电流波形为正弦波,当电流变为负的时候,电流就通过与SCR1、SCR4 同桥臂的续流二极管D1、D4续流,同时给SCR1、SCR4 加上了反压,使SCR1、SCR4关断。

第三阶段：经过一段时间,当SCR1、SCR4 完全关断后,我们同时触发晶闸管SCR2和SCR3。此时由于晶闸管SCR2、SCR3两端均加有正压,因此马上就能导通。电容C通过续流二极管D1、晶闸管SCR2回路和续流二极管D4、晶闸管SCR3回路放电。当电容C放电完成后,续流二极管D1、D4中不再通过电流,整个回路电流走向为:正端流入,经过SCR2、串联振荡负载、SCR3,负端流出。电容C开始反充电,充上左负右正的电压。

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当电流再一次变为负时,电流将通过续流二极管D2、D3续流,同时给SCR2、SCR3加上反压,使晶闸管SCR2、SCR3关断。

当SCR2、SCR3 关断后,我们触发SCR1、SCR4,电容C通过D2、SCR1回路和D3、SCR4回路放电。当电容C放电完成后,续流二极管D2、D3中不再通过电流,整个回路电流走向为:正端流入,经过SCR1、串联振荡负载、SCR4,负端流出。电容C开始充电,充上左正右负的电压

调幅控制方法是通过调节直流电压源输出（逆变器输入）电压Ud（可以用移相调压电路，也可以用斩波调压电路加电感和电容组成的滤波电路，来实现调节输出功率的目的。即逆变器的输出功率通过输入电压调节，由锁相环（PLL）完成电流和电压之间的相位控制，以保证较大的功率因数输出。