串联逆变电路

前言

概述

第1章整流电路的电参量关系

1.1本章规定符号

1.2整流器空载电压

1.3整流变压器

第2章全桥无源单相串联逆变电路

2.1全桥无源单相串联逆变电路结构

2.2单相全桥串联逆变电路基本工作原理

第3章逆变电路基本电参量的计算

3.1谐振频率、工作频率、截止角

3.2槽路电流、电容电压、LH电压

第4章串联逆变电源的主要器件和保护

4.1整流器的主要器件和保护

4.2脉动直流滤波电路

4.3逆变桥的主要器件和保护

第5章基本控制电路

5.1简易自激触发电路

5.2简易开环控制电路

第6章闭环控制电路

6.1自激数字触发器

6.2PID调节电路

第7章整流系统的闭环控制

7.1恒压源对整流闭环控制的要求

7.2整流闭环控制系统

第8章半桥逆变主电路电参量计算

8.1半桥主电路基本结构和特点

8.2fo、fK、δ的物理概念和李澍信相频公式

8.3槽路电流ia、LH电压VLH、C1和C2中频电压有效值VC

8.4能量效率分析

8.5效率η分析

8.6槽路硬件参数

8.7感应器的终端参数校核

8.8关于负载适应性分析

8.9晶闸管电流型与电压型中频电源比较

8.10真空炉中频电源槽路设计

8.11有芯工频炉用串联型中频电源

8.12200kW不锈钢熔炉槽路计算（实例）

8.131300kW/500Hz槽路计算（实例）

第9章晶闸管半桥串联逆变电源的调试

9.1调试目标和基本方法

9.2系统保护调试重点

9.3调试常见问题

第10章自制器件和装置

10.1差流感应型漏炉（漏电）保护装置

10.2电路检测型漏炉（漏电）保护装置

10.3软磁铁氧体中频变压器

10.4滤波电抗器和换流电感的制作工艺要求

参考文献2100433B

介绍

由电流型直流电源供电的自换流式逆变电路。它由普通晶闸管组成，向非容性负载供电，具有电流型逆变电路的一般特性。它与负载换流式电流型逆变电路（见串联逆变电路）的区别在于:①多使用于电动机负载,故为三相结构。②必须设置专门的换流电路。　结构特点 　自换流式电流型三相逆变电路的结构原理如图1所示。与电压型三相逆变电路（见自换流式电压型逆变电路）相比，图1所示电路具有以下特点：首先是直流端采用可控整流器和直流输出端串联大电抗器Ld,这样便构成电流源供电。为此,来自负载端的无功功率可由Ld吸收，即逆变侧的电压无功分量由Ld承担，因此逆变桥各导电臂便无需再反并联二极管。这不仅简化了主电路，也使直流侧电压极性反向成为可能，即当负载为吸取能量时（在电机负载时，即处于电动机运行状态），直流端工作于整流状态，将三相电网的能量输向负载；当负载反馈能量时（即电机处于制动运行状态时），直流端工作于有源逆变状态，直流电压反向。在直流电流id方向不变的条件下，负载端能量反馈回电网，实现功率双向传送。

图1所示电路与电压型三相逆变电路的其他差别还在于附加的换流电路的形式。

工作原理 　逆变桥各晶闸管T1～T6的门极脉冲如图2a所示，其分布状态是各脉冲依次互隔60°，其宽度为120°。因此任何时刻只有两只元件导通,上下组各一只（为简便T1、T3、T5称为上组,T2、T4、T6称为下组）。例如在0ωt6和T1导通，其他晶闸管阻断,于是电流Id经T1和T6流向负载，其等效电路如图2b所示。由图可见，此时电路中有

iΑ=Id　iB=-Id　iC=0

在60°ωt1和T2导通,等效电路如图2c所示。电路中有

iΑ=Id　 　iB=0　iC=-Id

相电流iA及其基波iA1的波形如图2d所示。根据图2b和2c可计出电流iAB的数值（图2e）。由图可见输出交变电流的重复频率取决于门极脉冲电压的重复频率f=1/T,改变f值即可改变输出频率,实现逆变目的。

与电压型三相逆变电路的区别 　图2f画出各时区中导通元件的时序。该时序表明：①每一元件导通120°。②每隔60°电路中导通元件的号码产生一次更迭。③导通元件的更迭是在上（下）组的相邻导电臂中进行。如ωt=60°时，有T6向T2换流；在ωt=120°时，有T1向T3换流等等。这种换流顺序显然有别于电压型三相逆变电路。这是由于后者元件的导通角度为180°,因而换流是在每相上下臂中进行。电流型三相逆变电路的这种换流顺序与三相桥式可控整流电路相同（见相控整流电路），这是由于两种电路中元件的导通期均为120°。不同之处是,整流电路具有交流电源,可利用电网电压作为换流电压；电流型逆变电路工作于直流电源,非容性负载,因此只能在电路中设立独立的换流电路,如图1中虚线框内的电容Ck即用于换流，称换流电容。由于换流次序的不同，使电流型逆变电路的换流电路在结构上与电压型逆变电路不同（见自换流式电压型逆变电路），但换流电路的功能却是相同的：关断退出导通的元件;将电流转移到进入导通的元件中;为下一次换流做好准备。

图 1虚线所示的附加换流电路是电流型逆变电路常用的一种。换流电容Ck被充电，当换流时作为负压加到退出导通元件。例如当T1导通时，uCk1>0(按图示正方向)；当T3导通时,uCk1即作为负压加到T1上，实现T1向T3换流，并关断T1,其他类推。电路中隔离二极管D1～D6是为了避免换流电容Ck中的电荷向负载泄放。

电流型逆变电路的局限性是换流时间取决于换流电容Ck和负载电感，换流时会产生瞬时过电压。适当增大Ck可抑制这种过电压，但要增加换流时间。为避免换流时间占有过大比例，电流型逆变电路工作频率范围较低。

参考书目

冯信康、杨兴瑶编译：《电力传动控制系统原理与应用》，水利电力出版社，北京，1985。