晶闸管电流源型变频器原理及应用

电流源型变频器采用交-直-交间接变换技术，图6-2所示为其基本原理图，先将输入A、B、C三相交流整流为直流电后，再通过三相桥式逆变电路逆变为需要的U、V、W三相交流电输出。与交-直-交电压源型变频器不同，交-直-交电流源型变频器的中间直流滤波环节采用的是一个大电感，所以对负载而言，该电路表现为电流源性质，故称之为电流源型变频器。

图6-2 电流源型变频器原理

该电路由三相可控整流电路、直流电抗器滤波电路、三相桥式逆变电路三部分组成。其中逆变桥采用120°导通型控制方式，六个晶闸管在同一时刻保证两个晶闸管导通，每个晶闸管导通120°，在负载侧形成正负交变的电流波形，如图6-3所示。

图中，U_g1～U_g6为逆变侧的六个晶闸管VT₁～VT₆的门极触发信号，各信号按照U_g1-U_g2-U_g3-U_g4-U_g5^-Ug6的次序输出，各信号相位互差60°，各信号持续120°，晶闸管的导通次序为VT₁-VT₂-VT₃-VT₄-VT₅-VT₆。同一时刻只有两个晶闸管导通，每个晶闸管导通120°，从而在逆变器的输出侧得到图6-3所示的正负各占120°的电流波形输出。(www.xing528.com)

晶闸管电流源型变频器的优点在于，采用晶闸管作为开关器件，耐压较高，串联相对比较容易，同时中间直流环节采用大电抗器作为滤波环节，可以减小谐波畸变并抑制di/dt，即使出现负载短路、逆变桥某个器件损坏等故障时，电流也不会突然增大，所以系统的可靠性较高。同时该电路可以非常方便地实现四象限运行，转矩响应快。而且，晶闸管器件生产技术成熟，可以达到其他电力电子器件尚不能达到的电压和容量，具有最高的功率等级（12kV/6kA），所以晶闸管电流源型变频器在一些高压、大功率、位能性负载的调速系统，特别是同步电动机变频调整系统中仍有优势。

随着电力电子器件的不断发展，许多新型器件性能不断完善，可靠性不断提高，不少全控型器件在耐压及额定电流等方面指标均已接近晶闸管量级，所以当前电流源型变频器的主流已是采用全控型器件（如GTO、IGCT、SGCT等）构成PWM式电流源型逆变器。

图6-3 120°导通型电流源型变频器逆变侧控制波形