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电流型逆变电路

2025-09-24 15:45
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上一篇我们聊了电压型逆变电路的知识,今天我们继续来说说电流型逆变电路的那些事儿,同时最后针对电压型逆变电路和电流型逆变电路做了简单的对比。



直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。

主要特点如下:

①直流侧串大电感,电流基本无脉动,相当于电流源。

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。

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。

单相电流型逆变电路

基本电路拓扑如下:

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电路分析: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;采用负载换相方式工作的,要求负载电流略超前于负载电压,即负载略呈容性;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。

工作波形分析:在交流电流的一个周期内, 有两个稳定导通阶段和两个换流阶段。波形如下:

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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;在t2时刻触发VT2和VT3开通,开始进入换流阶段。

由于换流电抗器LT的作用,VT1和VT4不能立刻关断,其电流有一个减小过程,VT2和VT3的电流也有一个增大过程。4个晶闸管全部导通,负载电容电压经两个并联的放电回路同时放电。

①一个回路是经LT1、VT1、VT3、LT3回到电容C;

②另一个回路是经LT2、VT2、VT4、LT4回到电容C。

当t=t4时,VT1、VT4电流减至零而关断,直流侧电流Id全部从VT1、VT4转移到VT2、VT3,换流阶段结束。

晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力,t4时刻换流结束后还要使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tδ=t5-t2时刻触发VT2 、VT3 ,tδ为触发引前时间

tδ=tγ tβ

io超前于uo的时间φ(负载的功率因数角)

tφ=tγ/2 tβ

把tφ表示为电角度φ(弧度)可得

φ=ω(tγ/2 tβ)=γ/2 β

基本的数量关系:

io展开成傅里叶级数可得

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其基波电流有效值Io1为

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负载电压有效值Uo和直流电压Ud的关系

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一般情况下γ值较小,可近似认为cos(γ/2)≈1

56cf530d62e66851697b547f13cbf6.jpg

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。

①固定工作频率的控制方式称为他励方式;

②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。

三相电流型逆变电路

基本电路拓扑如下:

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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。

波形分析:

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①输出电流波形和负载性质无关,正负脉冲各120°的矩形波。

②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。

③输出线电压波形和负载性质有关,大体为正弦波,但叠加了一些脉冲。

④输出交流电流的基波有效值IU1和直流电流Id的关系为

IU1=√6Id/π=0.78Id

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