电压源型和电流源型逆变、整流电路的对比

逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为电压源型逆变器VSI（Voltage Source Inverters）和电流源型逆变器CSI（Current Source Inverters）两类电路，如图2-29a和图2-29b所示。逆变器由直流电源提供能量，为了使直流电源的电压V_D恒定或直流电流I_d恒定，并与负载交换无功功率，在逆变器中也必需有储能元件大电容或大电感，图2-29a中直流侧并联接有大平波电容以使V_D恒定，逆变器输出的交流电压v（t）的波形由直流电压V_D或以V_D为幅值的PWM电压波构成，v（t）与负载阻抗无关，对开关器件进行适时、适式的控制，即可调控v（t）的波形和相位。从负载看，逆变器是一个内阻抗很小的电压源，故称之为电压源型逆变器电路。而在图2_-29b中，直流侧串联接入有一个大的平波电感，使直流电流I_d的脉动很小，直流电源可视为一个内阻抗很大的直流电流源，三相桥逆变电路输出的交流电流i（t）由I_d或以I_d为幅值的矩形电流脉波决定，通常大多调控i（t）为脉宽120°、幅值为I_d的交流方波，给负载供电。从负载看，逆变器是一个内阻抗很大的电流源，故称之为电流源型逆变器电路。

整流电路根据直流侧是否并联接入储能元件大电容或串联接入大电感也有电压源型整流电路（图2-29c）和电流源型整流电路（图2-29d）两类。图2-29c中交流电压v（t）是幅值为V_D的PWM方波。图2-29d中直流侧有一个大平波电感，而交流电源电流i（t）为幅值为I_d的120°方波或幅值为I_d的PWM方波。

在图2-29a电压源型逆变电路和图2-29c电压源型整流电路中，直流侧为电压源，V_D方向不变，因此开关器件只需承受阻断正向电压。开关管是正向可控导通或阻断，通过并联反相二极管实现反向导通的开关管，如IGBT或IGCT。同一个电压源型三相桥电路既可实现逆变，又可实现整流。

图2-29a中直流电压源经三相桥电压源逆变后输出交流电压v（t）给负载，实现逆变（P_DC→P_AC）。图2-29c中交流电压源经三桥电压源整流后输出直流电流I_d给负载，实现整流（P_AC→P_DC）。同一个三相桥电压源型电路既可实现逆变，又可实现整流。

在图2-29b电流源型逆变电路和图2-29d电流源型整流电路中，直流侧是电流源，直流侧加在开关器件上的电压可正可负，因此开关管应是单向可控导通开关，且反向阻断，例如GTO，或采用IGBT（IGCT）再反串一个反向阻断二极管。图2-29b中直流电流源经三相桥电流源逆变后输出交流电流i（t）给负载，实现逆变（P_DC→P_AC）。图2-29d中交流电流源经三相桥电流源整流后输出直流电流I_d给负载，实现整流（P_AC→P_DC）。同一个电流源型三相桥电路既可实现逆变，也可实现整流。(www.xing528.com)

图2-29 电压源变流电路和电流源变流电路（AC⇌DC）

图2-29a电压源型逆变器转为图2-29c电压源型整流器运行时，V_D方向不变，但I_d方向改变。使功率方向由DC→AC转为AC→DC；同理图2-29b电流源型逆变器转为图2-29d电流源整流器运行时，I_d方向不变，但V_D方向改变，使功率方向由DC→AC转为AC→DC。

图2-29a、c所示电压源变流器由于电容大，桥臂短路时的过电流保护较困难，但过电压保护较容易，而图2-29b、d所示电流源变流器由于电感L大，桥臂短路时的过电流保护较容易，但过电压保护较困难。

电压源型变流器已广泛用于各种功率等级的AC⇌DC电力电子变换和电力补偿控制，而电流源型变流器多用于电动机变频调速频繁再生回馈能量的应用领域和超导储能系统中的AC⇌DC电力电子变换和电力补偿控制。