第5章逆变电路

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(5-21)

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(图5-11,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

(5-22)

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C1~C6即为换流电容。

换流过程分析(图5-16) 电容器充电规律:

图5-14电流型三相桥式逆变电路的输出波形

图5-15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Cl~C6的电容量均为C,则Cl3=3C/2。

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。

图5-16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。

5-17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。

图5-18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

图5-19无换相器电动机电路工作波形

本章小结

讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理:

四大类基本变流电路中,AC/DC和DC/AC两类电路更为基本、更为重要。 换流方式:

分为外部换流和自换流两大类,外部换流包括电网换流和负载换流两种,自换流包括器件换流和强迫换流两种。晶闸管时代十分重要,全控型器件时代其重要性有所下降。

逆变电路分类方法:

可按换流方式、输出相数、直流电源的性质或用途等分类。本章主要采用按直流侧电源性质分类的方法,分为电压型和电流型两类。电压型和电流型的概念用于其他电路,会对这些电路有更深刻的认识。负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路。电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路。

与其他章的关系:

本章对逆变电路的讲述是很基本的,还远不完整。下一章的PWM控制技术在逆变电路中应用最多,绝大部分逆变电路都是PWM控制的,学完下一章才能对逆变电路有一个较为完整的认识。逆变电路的直流电源往往由整流电路而来,二都结合构成间接交流变流电路。

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