电力电子62PPT课件.ppt

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1、第六章无源逆变电路分析22019-5-31电流型逆变器2019-6-82第26讲直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。实际上理想直流电流源几乎没有，一般是在逆变电路直流侧串联一个大电感,由于大电感中的电流脉动很小,因此可近似看成直流电流源。3电流型逆变电路有以下主要特点1)直流侧为电流源(串联大电感,相当于电流源),直流侧电流基本无脉动,直流回路呈现高阻抗。2)电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出电流为矩形波,而且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。3)当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电感起缓冲无功能

2、量的作用。由于反馈无功能量时直流电流并不反向,因此不必像电压型逆变电路那样给开关器件反并续流二极管。4一、单相电流型逆变电路单相桥式电流型逆变电路如图6-31所示。电路由4个桥臂构成,每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器LT,LT之间不存在互感。LT用来限制晶闸管开通时的di/dt,使桥臂1、4和桥臂2、3以1000～2500HZ的中频轮流导通,因此在负载上得到中频交流电。5采用负载换向方式时,要求负载电流略超前于负载电压,即负载略呈容性，实际负载一般是电磁感应线圈(图6-31中R和L),用来加热置于线圈内的钢料。由于功率因数很低，故应并联补偿电容器C。补偿电容应使负载过补偿,使负载电路

3、处于容性小失谐的工作状态。电容C和L、R构成并联谐振电路,故这种逆变电路也被称为并联谐振式逆变电路。6输出电流波形接近矩形波,其中包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,故负载电路对基波呈现高阻抗，而对谐波呈现低阻抗,谐波在负载电路上产生的压降很小,因此负载电压的波形接近正弦波,如图所示。7稳定导通阶段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。t1～t2之间为晶闸管DT1和DT4稳定导通阶段，负载电流i0=id,近似为恒值。t2时刻之前在电容C上建立了左正右负的电压。8换流阶段：1）t2~t42）t6~t8在此阶段，LT有限流作用4个

4、晶闸管全都导通电流的值的变化是：1）DT1和DT4电流从Id减小，最后到零，管子关断2）DT2和DT3电流从零增加到Id9在t2前DT1和DT4开通状态，DT2和DT3的阳极电压等于负载电压，为正值。在t2时刻触发晶闸管DT2和DT3，故DT2和DT3开通，开始进入换流阶段。由于每个晶闸管都串有换流电抗器LT，故DT1和DT4在t2时刻不能立刻关断，其电流有一个减小过程。10同样，DT2和DT3的电流有一个增大过程。t2时刻后,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。如图6-31中红线所示。其中一个回路是经LT1、DT1、DT3、LT3回到电容C另一个回路是经L

5、T2、DT4、LT4回到电容C11在这个过程中，DT1和DT4电流逐渐减小，DT2和DT3电流逐渐增大。当t=t4时，DT1和DT4电流减至零而关断，直流侧电流Id全部从DT1和DT4转移到DT2和DT3，电流i0=iDT1-iDT2，所以i0在t3时刻，即i0=iDT1-iDT2时刻过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点。12晶闸管在电流减小到零后，尚需一段时间才能恢复正向阻断能力。因此，在t4时刻换流结束后，还应使DT1和DT4承受一段反压时间tβ，才能保证其可靠关断。tβ=t5-t4应大于晶闸管的关断时间tq。13为了保证可靠换流，应在负载电压u0过零前tδ=t5-t2时刻触发

6、DT2和DT3。tδ称为触发引前时间，从图6-13可得：14从图6-13还可以看出，负载电流i0超前于负载电压u0的时间tφ为：15把表示为电角度（弧度），可得：式中，ω为电路工作角频率；γ、β分别是tγ、tβ对应的电角度，φ为负载的功率因数角。16图6-13中t4~t6之间是DT2和DT3的稳定导通阶段。t6以后又进入从DT2和DT3导通向DT1和DT4导通的换流阶段，其过程和前面的分析类似。17在换流过程中，上下桥臂的LT上的电压极性相反，如果不考虑晶闸管压降，则可以看出,的脉动频率为交流输出电压频率的两倍。18UAB在为负的部分，逆变电路从直流电源吸收的能量为负，即补偿电容C的

7、能量向直流电源反馈。这实际上反映了负载和直流电源之间无功能量的交换，Ld起到缓冲这种无功能量的作用。19如果忽略换流过程，i0可近似看成矩形波。展开成傅立叶级数可得：其基波有效值I01为：20如果忽略电抗器Ld的损耗，则uAB的平均值应等于Ud，再忽略晶闸管压降，则从图6.13的uAB波形可得：21一般情况下γ值较小，可近似认为cosγ/2≈1，再考虑到式（6.9）可得：22在上述讨论中，为简化分析，认为负载参数不变，逆变电路的工作频率也是固定的。实际上，