1.2.3 电流型逆变电路

1.电流型逆变电路

电流型逆变电路一般在直流侧串联一个大电感，因为大电感中的电流脉动很小，因此可近似看成直流电流源。如图1-10所示为电流型三相桥式逆变电路，图中交流侧电容用于吸收换流时负载电感中存储的能量。电流型逆变电路的主要特点如下。

（1）直流侧串大电感，相当于电流源。

（2）交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载的不同而不同。

（3）直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关管反并联二极管。

在电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路应用较多。它的换流方式有负载换流和强迫换流两种。

1）单相桥式电流型逆变电路

单相桥式电流型逆变电路如图1-11所示。每桥臂开关管各串一个电抗器LT限制开关管开通时的di/dt，而VT4和VT2、VT3以1000～2500Hz的频率轮流导通，可得到不同频率的交流电。

采用负载换流方式，要求负载电流超前于电压，负载若为感性，R、L串联为其等效电路。因功率因数很低，故并联C。C和L、R构成并联谐振电路，故此电路也称为并联谐振式逆变电路。

并联谐振式逆变电路的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。因基波频率接近负载电路的谐振频率，故负载对基波呈高阻抗，对谐波呈低阻抗。由于谐波在负载上产生的压降很小，因此负载电压波形接近于正弦波。

2）工作波形分析

并联谐振式逆变电路一周期内的工作波形如图1-12所示，图中有两个稳定导通阶段和两个换流阶段。

在t1～t2时间范围内，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～t4时间范围内，t2时刻触发VT2和VT3导通，进入换流阶段。LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小的过程，而VT2、VT3电流有一个增大的过程，4个开关管全部导通，负载电压经两个并联的放电回路同时放电：一个经LT1→VT1→VT3→LT3→C；另一个经LT2→VT2→VT4→LT4→C。

在t = t4时，因VT1、VT4电流减至零而关断，此时换流阶段结束。t4-t2=tg称为换流时间。io在t3时刻，即iVT1=iVT2时刻过零，t3时刻位于t2和t4的中点。

由于开关管需要一段时间才能恢复正向阻断能力，因此为保证开关管的可靠关断，在换流结束后还要使VT1、VT4承受一段反压时间tb，tb=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td=t5-t2时刻触发VT2、VT3。

td为触发引前时间，即

io超前于uo的时间为

电角度为

式中 ω —为电路工作角频率；

β、γ—tβ、tb对应的电角度。

忽略并联谐振式逆变电路换流过程，io可近似成矩形波，展开成傅里叶级数为

基波电流有效值为

负载电压有效值Uo和直流电压Ud的关系（忽略Ld的损耗，忽略晶闸管压降）为

在并联谐振式逆变电路的实际工作过程中，电感参数随时间变化，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。自励方式存在启动问题，在实际工程应用中解决的方法是：先用他励方式，使系统开始工作后，再转入自励方式。

2.电流型三相桥式逆变电路

电流型三相桥式逆变电路（见图1-10），采用全控型器件。电路的基本工作方式是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。

电流型三相桥式逆变电路的输出波形如图1-13所示，其输出电流波形和负载性质无关。输出电流和三相桥式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，近似为正弦波。输出交流电流的基波有效值为