随着全控型器件的不断进步,晶闸管逆变电路的应用已越来越少,但图5-12所示的串联二极管式电流型三相桥式逆变电路仍应用较多。串联二极管式逆变器是电流型逆变器,性能优于电压型逆变器,主要用于中、大功率交流电动机调速系统。图5-12即为其主电路,VT1~VT6 组成三相桥式逆变器,C1~C6 为换流电容,VD1~VD6 为隔离二极管,其作用是防止换流电容直接通过负载放电。Za、Zb、Zc 为电动机三相负载。该逆变器为120°导电型,与三相桥式整流相似,任意瞬间只有两只晶闸管同时导通,电动机正转时,管子的导通顺序为VT1~VT6,触发脉冲间隔为60°,每个管子导通120°电角度。
图5-12 串联二极管式电流型三相桥式逆变电路
现以在VT5、VT6稳定导通时,触发VT1使VT5关断的换流过程为例来说明。
(1)换流前VT5、VT6导通,直流电压加到电动机C、B 相,电容C3、C5被充电,C1、C3、C5这3 个电容用等效电容CAC (C1与C3串联再与C5并联)表示,充电极性为右正左负,等效电路如图5-13(a)所示。
(2)晶闸管换流。当给VT1 触发脉冲使其立即导通时,在C5 的充电电压UC5 作用下VT5承受反压立即关断,实现了VT5 到VT1 之间的换流。由于电容C5 两端电压不能突变,使二极管VD1承受反压处于截止状态,此时负载电流由电源正端经VT1、等效电容CAC、VD5、负载C 和B 相、VD6、VT6到电源负端构成通路,如图5-13(b)所示,由于电感Ld的作用,对电容恒流放电再反充。在CAC放电到零之前,VT5 一直承受反压,足够保证可以关断。必须使C5上电压由负变正(左正右负)且反向充电到与电动机反向电动势eAC相等之后,VD1才承受正压导通,电容充电结束。
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图5-13 串联二极管式逆变电路换流过程
(3)二极管换流。当VD1导通后,由于电动机漏感的作用,绕组中电流iA和iC不能突变,形成VD1 和VD5 同时导通的状态,等效电容CAC=与电动机A、C 相的漏感组成谐振电路,促使A 相电流从零上升到Id,而C 相电流从Id下降到零,见图5-13(c),此期间,电动机三相绕组内都有电流流过,且满足iA+iC=iB=Id。
(4)正常运行。二极管换流结束后,电容CAC此时充电电压为左正右负,为下一次换流做准备,VD5受反压而关断,此时换流为VT6、VT1两管导通,如图5-13(d)所示。
图5-14所示为电流型三相桥式逆变电路的输出波形。由于在换流期间引起电动机绕组中电流的迅速变化,在绕组漏感中产生感应电动势,叠加在原有电压上,所以在电流型逆变器输出的近似正弦波的电压波形上,出现换流尖峰电压(毛刺),其数值较大,在选择晶闸管耐压时必须考虑。
图5-14 电流型三相桥式逆变电路的输出波形
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