交一直一交变频器
交一直一交变频是把频率固定的交流电整流成直流电,然后再把直流电逆变成频率电压连续可调的交流电,也叫间接变频。交一直一交变频器装置如图5.15所示。
逆变电路根据直流侧电源性质分为两种:
(1)直流侧是电压源的称为电压型逆变器。
(2)直流侧是电流源的称为电流型逆变器。
电压型逆变器
为便于说明,以单相逆变器为例。电压型逆变器工作原理如图5.16所示,图(a)为基本结构,图(b)为工作原理,图(c)为输出波形。其换流分(1)→(2)→(3)阶段,如图(b)虚线所示。直流电源并联大容量滤波电容Cd,直流输出电压具有电压源特性,它相当于恒压源,逆变器电流可以反流入电源。其换流过程如下:
S1~S4相当于逆变器桥臂上开关元件VT1~VT4和续流二极管VD1~VD4。在(1)阶段,S1、S2导通,S3、S4关断。直流电Id通过VTi、VT2正向流过感性负载L,由于是感性负载,电流不能突变,流过负载的正向电流从小开始增大。在(2)阶段,使S1、S2关断,S3.S4导通。由于是感性负载,储存无功能量,电流方向不能突变,此时无功电流通过S3.S4的续流二极管VD3、VD4流入恒压电源。在(3)阶段,无功电流衰减到零,此时直流电Id通过VT3、VT4反向流过感性负载L,完成了换流,换流过程的波形如图(c)所示。
三相电压型逆变电路如图5.17所示,由6只晶闸管组成,每只晶闸管反并一只续流二极管,为负载的滞后电流提供一条反馈到电源的通路。6只晶闸管每隔60°电角度按次序轮流触发一只,相邻两相的晶闸管触发导通时间互差120°,一个周期共换流六次,称为三相六拍工作状态。三相电压型逆变器每只晶闸管导通持续时间为180°,称为180°导电型,如图5.18所示。每个工作状态下都有3只晶闸管同时导通,其中每个桥臂上都只有一只晶闸管导通,形成三相负载同时通电,如图5.19所示。晶闸管采用强迫换流,180°导电型是同一桥臂上下两管互相换流。
较简单的电压型变频器由可控变流器和电压型逆变器组成,用可控变流器调压,逆变器调频,如表5.2所示。
电压型逆变器主要特点:
(1)中间直流环节主要采用大电容滤波,相当于内阻抗为零的恒压源。
(2)由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压是矩形波,负载是感性,电流波形为正弦波。
(3)交流侧为电感性负载时需要提供无功电流,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的能量提供通道,各臂都反并了续流二极管。
(4)逆变器从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的。
(5)电压型逆变器,当电机工作在再生制动状态时,因中间直流环节有大电容钳制着电压,直流侧电压方向不能改变,若需制动时,只好采用在中间直流环节中并联电阻的能耗制动;当需要向交流电源反馈能量时,只能靠改变直流电流的方向来实现,如果变流器由晶闸管组成,则必须再反并联一套逆变器,如图5. 20所示。