第5章逆变电路

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uUN展开成傅里叶级数得:

(5-12)

式中,

,k为自然数

负载相电压有效值 (5-13)

基波幅值 (5-14)

基波有效值 (5-15)

防止同一相上下两桥臂开关器件直通,采取“先断后通”的方法。

3电流型逆变电路

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:图5-11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。

图5-11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

图5-12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1000~2500Hz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,io=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。t4-t2= 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(图5-13):

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tβ,tβ= 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

(5-16)

io超前于uo的时间 为

(5-17)

表示为电角度 ω为电路工作角频率;γ、β分别是tγ、tβ对应的电角度)

(5-18)

图5-13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)(5-19)(5-20)

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