1.2.3 電流型逆變電路

1.電流型逆變電路

電流型逆變電路一般在直流側串聯一個大電感，因為大電感中的電流脈動很小，因此可近似看成直流電流源。如圖1-10所示為電流型三相橋式逆變電路，圖中交流側電容用于吸收換流時負載電感中存儲的能量。電流型逆變電路的主要特點如下。

（1）直流側串大電感，相當于電流源。

（2）交流輸出電流為矩形波，輸出電壓波形和相位因負載的不同而不同。

（3）直流側電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關管反并聯二極管。

在電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路應用較多。它的換流方式有負載換流和強迫換流兩種。

1）單相橋式電流型逆變電路

單相橋式電流型逆變電路如圖1-11所示。每橋臂開關管各串一個電抗器LT限制開關管開通時的di/dt，而VT4和VT2、VT3以1000～2500Hz的頻率輪流導通，可得到不同頻率的交流電。

采用負載換流方式，要求負載電流超前于電壓，負載若為感性，R、L串聯為其等效電路。因功率因數很低，故并聯C。C和L、R構成并聯諧振電路，故此電路也稱為并聯諧振式逆變電路。

并聯諧振式逆變電路的輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠小于基波。因基波頻率接近負載電路的諧振頻率，故負載對基波呈高阻抗，對諧波呈低阻抗。由于諧波在負載上產生的壓降很小，因此負載電壓波形接近于正弦波。

2）工作波形分析

并聯諧振式逆變電路一周期內的工作波形如圖1-12所示，圖中有兩個穩定導通階段和兩個換流階段。

在t1～t2時間范圍內，VT1和VT4穩定導通階段，io = Id，t2時刻前在C上建立了左正右負的電壓。

在t2～t4時間范圍內，t2時刻觸發VT2和VT3導通，進入換流階段。LT使VT1、VT4不能立刻關斷，電流有一個減小的過程，而VT2、VT3電流有一個增大的過程，4個開關管全部導通，負載電壓經兩個并聯的放電回路同時放電：一個經LT1→VT1→VT3→LT3→C；另一個經LT2→VT2→VT4→LT4→C。

在t = t4時，因VT1、VT4電流減至零而關斷，此時換流階段結束。t4-t2=tg稱為換流時間。io在t3時刻，即iVT1=iVT2時刻過零，t3時刻位于t2和t4的中點。

由于開關管需要一段時間才能恢復正向阻斷能力，因此為保證開關管的可靠關斷，在換流結束后還要使VT1、VT4承受一段反壓時間tb，tb=t5-t4應大于晶閘管的關斷時間tq。為保證可靠換流，應在uo過零前td=t5-t2時刻觸發VT2、VT3。

td為觸發引前時間，即

io超前于uo的時間為

電角度為

式中 ω —為電路工作角頻率；

β、γ—tβ、tb對應的電角度。

忽略并聯諧振式逆變電路換流過程，io可近似成矩形波，展開成傅里葉級數為

基波電流有效值為

負載電壓有效值Uo和直流電壓Ud的關系（忽略Ld的損耗，忽略晶閘管壓降）為

在并聯諧振式逆變電路的實際工作過程中，電感參數隨時間變化，必須使工作頻率適應負載的變化而自動調整，這種控制方式稱為自勵方式。固定工作頻率的控制方式稱為他勵方式。自勵方式存在啟動問題，在實際工程應用中解決的方法是：先用他勵方式，使系統開始工作后，再轉入自勵方式。

2.電流型三相橋式逆變電路

電流型三相橋式逆變電路（見圖1-10），采用全控型器件。電路的基本工作方式是120°導電方式（每個臂一周期內導電120°），每時刻上、下橋臂組各有一個臂導通，橫向換流。

電流型三相橋式逆變電路的輸出波形如圖1-13所示，其輸出電流波形和負載性質無關。輸出電流和三相橋式整流帶大電感負載時的交流電流波形相同，諧波分析表達式也相同。輸出線電壓波形和負載性質有關，近似為正弦波。輸出交流電流的基波有效值為