性和成本也会增加。由于均压电路等固定损耗较大,以及输入功率因数较低,导致无功电流较大等原因 系统效率会随着负载的降低而降低。 电流源型变频器种类较多,主要有串联二极管式,输出滤波器换相式,负载换相式和GIO-PWM 式等。其中,前三种电流源型变频器的逆变功率器件都采用晶闸管,输出采用120°导通方式。 GTO-PWM 式电流源型变频器采用GTO作为功率器件,逆变器一般采取电流PWM控制方式。在系统控制上,电流源 型变频器在一般应用时采取电压-频率协调控制。与电压源型变频器可以直接控制输出电压不同,电流源型 变频器的输出电压是由输出电流及负载决定的,所以为了实现电压频率协调控制,必须设置电压环以实现 输出电压的闭环控制。高性能时,通常采取磁场定向矢量控制,采用常见的转速电流双闭环,通过速度和 磁通闭环调节器分别得到定子电流的转矩分量和励磁分量,经过极坐标变换,得到定子电流幅值和负载角 定子电流的幅值作为电流环的给定值,控制晶闸管整流电路实现定子电流的闭环控制,负载角和同步旋转 坐标系的位置角迭加在一起,用于逆变侧晶闸管的触发脉冲分配。 电流源型变频器对电网电压的波动较为敏感,一般电网电压下降15%,变频器就会跳闸停机。 第三节品闸管电流源型变频器 1串联二极管式电流源型变频器 是串联二极管式电流源型变频器的逆变电路结构图。图中C13,C35,C51和C46,C62,C24是换相电容 器,利用换相电容和电机电感之间的谐振实现晶闸管的强迫换流,二极管ⅤD1-VD6在换流过程中隔离 机反电势,使它不影响换相电容的放电过程。变频器运行与电机参数(主要是漏感)的关系较大,换相电容 的容量要与电机电感和负载电流相匹配。在实际应用中,通常要根据所带电机的不同,相应地配置换相电 容的数量。 2输出滤波器换相式电流源型变频器 输出滤波器换相式电流源型变频器利用输出滤波器对晶闸管进行换相,组成结构如图2所示。滤 波器大概在5%转速时提供电机所需的全部励磁电流, 在这点以上,负载(包括电机和滤波器)维持超前的功率因数。所以逆变器的晶闸管可以实现自然 換流,滤波器的容量基本和变频器容量相当,除了庞大的滤波电容外,滤波器还必须串联一定量的电感, 以防止产生过大的didt,影响晶闸管的安全。由于滤波器容量较大,足以让电机自激发电,所以在滤波器 输出和电机之间必须附加一个接触器,以防止变频器跳闸或自由停车时,电机自激发电。庞大的滤波器的 优点是对输出120°方波电流起到了很好的江 滤波作用,所以速度较高时,电机电流波形有所改善。当输出频 率降低时,滤波器的滤波作用下降,电机电流波形的质量也有所下降。在变频调速过程中,由于输出电压 随着频率的土升正比上升,电容的阻抗与频率成反比关系,所以,随着输出频率的上升,流入滤波器的基 波电流幅值按照频率的平方关系上升,直到额定值。因此,这种变频器运行的最高频率一般不会超过额定 频率的1.1倍,否则,当频率过高时,变频器无法提供滤波电容所需的无功电流。 在起动和低速时,由于输出电压较低,滤波电容基本上起不到换相作用,一般采取电流断续换相 法。每当逆变侧晶闸管要换相时,设法使流入到逆变器的直流电流下降到零,使逆变侧晶闸管暂时关断, 然后给换向后应该导通的晶闸管加上触发脉冲。重新恢复直流电流时,电流将根据触发顺序流入新导通的 晶闸管,从而实现从一相到另一相的换相。断流的办法很多,其中一种方法是在直流环节设置一直流电流 旁路电路,当要关断逆变侧晶闸管时,直流环节电流被此电路所旁路,而不会流过逆变侧晶闸管,晶闸管 自然关断。当下一对晶闸管需要导通时,再切断旁路电路,恢复直流电流继续流向逆变器(图2)。此辅助断 流电路要能承受全部直流环节电压,并能通过全部直流电流,时间大约几百微秒,以保证晶闸管恢复阻断 高压晶闸管要求较高的阻断电压,带来的负面影响是需要较长的关断时间,因此,辅助断流电路需要相当 的容量。当然,辅助断流电路不是设计成为连续运行的,只是在起动和低速时工作,使速度达到一定值, 让滤波电容能正常工作,变频器要求能在两种模式之间自动切换。另一种方法是封锁电源,或让电源侧整 流入逆变状态,直流环节电流迅速衰减,以达到短时间内断流的目的。触发新的晶闸管时再让电源恢复 直流回路的平波电抗器对电流断续换相是十分不利的,因此必须在电抗器两端并联一个续流晶闸管,当电 流衰减时,触发此晶闸管使之导通,使电抗器的能量得以释放,以便不影响逆变器的断流(图3)。性和成本也会增加。由于均压电路等固定损耗较大，以及输入功率因数较低，导致无功电流较大等原因， 系统效率会随着负载的降低而降低。 电流源型变频器种类较多，主要有串联二极管式，输出滤波器换相式，负载换相式和 GTO-PWM 式等。其中，前三种电流源型变频器的逆变功率器件都采用晶闸管，输出采用 120°导通方式。GTO-PWM 式电流源型变频器采用 GTO 作为功率器件，逆变器一般采取电流 PWM 控制方式。在系统控制上，电流源 型变频器在一般应用时采取电压-频率协调控制。与电压源型变频器可以直接控制输出电压不同，电流源型 变频器的输出电压是由输出电流及负载决定的，所以为了实现电压频率协调控制，必须设置电压环以实现 输出电压的闭环控制。高性能时，通常采取磁场定向矢量控制，采用常见的转速电流双闭环，通过速度和 磁通闭环调节器分别得到定子电流的转矩分量和励磁分量，经过极坐标变换，得到定子电流幅值和负载角， 定子电流的幅值作为电流环的给定值，控制晶闸管整流电路实现定子电流的闭环控制，负载角和同步旋转 坐标系的位置角迭加在一起，用于逆变侧晶闸管的触发脉冲分配。 电流源型变频器对电网电压的波动较为敏感，一般电网电压下降 15%，变频器就会跳闸停机。 第三节 晶闸管电流源型变频器 1 串联二极管式电流源型变频器 是串联二极管式电流源型变频器的逆变电路结构图。图中 C13，C35，C51 和 C46，C62，C24 是换相电容 器，利用换相电容和电机电感之间的谐振实现晶闸管的强迫换流，二极管 VD1-VD6 在换流过程中隔离电 机反电势，使它不影响换相电容的放电过程。变频器运行与电机参数(主要是漏感)的关系较大，换相电容 的容量要与电机电感和负载电流相匹配。在实际应用中，通常要根据所带电机的不同，相应地配置换相电 容的数量。 2 输出滤波器换相式电流源型变频器 输出滤波器换相式电流源型变频器利用输出滤波器对晶闸管进行换相，组成结构如图 2 所示。滤 波器大概在 50%转速时提供电机所需的全部励磁电流， 在这点以上，负载(包括电机和滤波器)维持超前的功率因数。所以逆变器的晶闸管可以实现自然 换流，滤波器的容量基本和变频器容量相当，除了庞大的滤波电容外，滤波器还必须串联一定量的电感， 以防止产生过大的 di/dt，影响晶闸管的安全。由于滤波器容量较大，足以让电机自激发电，所以在滤波器 输出和电机之间必须附加一个接触器，以防止变频器跳闸或自由停车时，电机自激发电。庞大的滤波器的 优点是对输出 120°方波电流起到了很好的滤波作用，所以速度较高时，电机电流波形有所改善。当输出频 率降低时，滤波器的滤波作用下降，电机电流波形的质量也有所下降。在变频调速过程中，由于输出电压 随着频率的上升正比上升，电容的阻抗与频率成反比关系，所以，随着输出频率的上升，流入滤波器的基 波电流幅值按照频率的平方关系上升，直到额定值。因此，这种变频器运行的最高频率一般不会超过额定 频率的 1.1 倍，否则，当频率过高时，变频器无法提供滤波电容所需的无功电流。 在起动和低速时，由于输出电压较低，滤波电容基本上起不到换相作用，一般采取电流断续换相 法。每当逆变侧晶闸管要换相时，设法使流入到逆变器的直流电流下降到零，使逆变侧晶闸管暂时关断， 然后给换向后应该导通的晶闸管加上触发脉冲。重新恢复直流电流时，电流将根据触发顺序流入新导通的 晶闸管，从而实现从一相到另一相的换相。断流的办法很多，其中一种方法是在直流环节设置一直流电流 旁路电路，当要关断逆变侧晶闸管时，直流环节电流被此电路所旁路，而不会流过逆变侧晶闸管，晶闸管 自然关断。当下一对晶闸管需要导通时，再切断旁路电路，恢复直流电流继续流向逆变器(图 2)。此辅助断 流电路要能承受全部直流环节电压，并能通过全部直流电流，时间大约几百微秒，以保证晶闸管恢复阻断。 高压晶闸管要求较高的阻断电压，带来的负面影响是需要较长的关断时间，因此，辅助断流电路需要相当 的容量。当然，辅助断流电路不是设计成为连续运行的，只是在起动和低速时工作，使速度达到一定值， 让滤波电容能正常工作，变频器要求能在两种模式之间自动切换。另一种方法是封锁电源，或让电源侧整 流入逆变状态，直流环节电流迅速衰减，以达到短时间内断流的目的。触发新的晶闸管时再让电源恢复。 直流回路的平波电抗器对电流断续换相是十分不利的，因此必须在电抗器两端并联一个续流晶闸管，当电 流衰减时，触发此晶闸管使之导通，使电抗器的能量得以释放，以便不影响逆变器的断流(图 3)。 中国设计师网自控频道 www.zk.shejis.com