晶闸管交直交电压型变频电路.pdf

晶闸管构成的交直交电压型变频电路的分析摘要：从总体方面概括地分析了交直交电压型变频电路的结构和各部分的作用重点分析了逆变器部分的2 种工作状态： 稳定工作状态和换相过程在分析稳定工作状态时，给出在 6 种不同的工作状态下负载相电压和负载线电压的大小，并在分析换相过程时，详尽地说明了 6 个换相过程中的2 种对电气系的本/专科学生的学习有一定帮助1 电路图及交直交变频器工作原理1.1 电路图电路图如图1，图 2，图 3 所示1.2 交-直-交变频器工作原理交-直-交变频器的工作原理是：先通过整流器将工频交流电变换成直流电，再通过逆变器将直流电转变成交流电变频器输出的交流电的幅值和频率均可调节交直交变频器由整流环节、直流环节和逆变环节3部分构成整流环节 6 个晶闸管构成三相桥式可控整流电路，交流电整流成幅值可调的直流电Ud，其中， Ud 幅值的调节是通过调节晶闸管的控制角α的大小来实现的，α角越小， Ud就越大， 两者的关系用公式表示三相桥式可控整流电路接电感型负载： Ud =2.34U2cos α 直流环节 CF为直流侧大电容，能够滤除高频谐波，可使直流电压Ud的波形更为平直因为直流环节中并接大电容，所以这种变频器属于电压型变频器。

逆变环节 VT1~VT6构成三相桥式逆变电路，采用强迫换流方式 强迫换流电路由C1~C6，L1~L6构成，作用是：当某个晶闸管（即逆变管）需要关断时，强迫换流电路会在此晶闸管两端形成反压，迫使其关断逆变电路的作用是：将直流电Ud逆变成频率可调的三相交流电VD1~VD6：构成续流二极管2 逆变器分析在分析逆变器的工作时，通常要分析他的2 种工作状态，即稳定工作状态和换相过程，两者相比，稳定工作状态持续的时间很长在换相过程中，希望逆变管VT1~VT6能够顺利快速地换相，而不出什么差错2.1 稳态电路分析每个周期共有6 个工作状态，采用180° 导电型每个工作状态都有3 个晶闸管同时导通，持续时间为60° 这 6 个工作状态分别是： （VT1 ，VT2 ，VT3 ） 、 （VT2 ，VT3 ，VT 4 ） 、（VT3 ，VT4 ，VT5） 、 （VT4 ， VT5 ，VT6 ） 、 （VT5 ，VT6 ，VT1 ） 、 （VT6 ，VT1 ， VT2 ） 表 1 所示为在不同工作状态下负载的相电压UAO~UCO和线电压UAB~UCA的大小 在此，当整流管 VT1 ′~的控制角α不变时， Ud 的大小就不变。

2.2 瞬态电路的分析（即换相过程的分析）分析一： VT4 ， VT5 ，VT6 →VT-5， VT6 ，VT1 ，由前一个状态切换到后一个状态时的瞬态过程：(1) VT4 ，VT5 ，VT6 稳定导通时，C1 上被充上极性为上正下负的电压，大小是Ud2) VT1 加触发脉冲后，VT1 导通， C1 经 VT1 放电， L1 上感应出上正下负的电压，大小是 Ud因 L1 与 L4 紧耦合， L4 上也感应出上正下负的电压，大小是UdL4 上的电压经C4 加在 VT4 两端，使VT4 承受反压而关断 (3) C1 放电，放电的通路有2 路一路经VT1 ， L1 放电；(6) 再一次给VT1 加触发脉冲，VT1 稳定导通， iA 反向增加，直到达到稳态值至此， VT4 ，VT5 ， VT-6→VT5 ，VT-6，VT-1 的换相过程完成分析二： VT3 ，VT4 ，VT-5→VT4 ，VT-5，VT-6，由前一个状态切换到后一个状态时的瞬态过程1)VT-3 ，VT-4 ，VT-5 稳定导通时， C6 被充上极性为上正下负的电压，大小是Ud2)VT-6 加触发脉冲后，VT-6 导通， C6 经 VT-6 放电， L6 上感应出上正下负的电压，大小是 Ud。

因 L6 与 L3 紧耦合， L3 上也感应出上正下负的电压，大小是UdL3 上的电压经 C3 加在 VT-3 两端，使VT-3 承受反压而关断3)C6 放电，放电的通路有2 路一路经VT-6， L6 放电；另一路经C6 正端 →ZB →ZA→L4 →VT-4→C6 负端放电4)C6 放电完成后，流经L6 的电流达到最大，L6 放电，经VT-6→VD6 →RB 放电同时负载放电，经ZB→ZA →L4→VT-4→VD6 →RB 放电5)L6 放电完成后， 流经 VT-6 的电流为0，VT-6 关断 负载继续经ZB→ZA →L4→VT-4→VD6 →RB 放电，直到iB=0 6) 再一次给VT-6 加触发脉冲，VT-6 稳定导通， iB 反向增加，直到达到稳态值至此， VT-3， VT-4，VT-5→ VT-4，VT-5 ，VT-6 的换相过程完成3 对整个电路的评价(1)此电路采用电压型变频方式，这是变频器中最常用的一种方式2)变频器输出的三相电压幅值和频率的调节方法幅值的调节方法在整流环节中完成，通过调节整流管的控制角α的大小来实现；频率的调节方法在逆变环节中完成，通过调节逆变管VT1~VT6的触发脉冲的频率的大小来实现。

触发脉冲的频率增加，则输出电压的频率就会增加可见，这种变频器属于PAM （即脉幅调制）型变频器，PAM 方式的特点是：输出电压的幅值和频率的调节在不同环节中完成3) 整流管和逆变管均由晶闸管构成，而生产和使用晶闸管的技术已经很成熟。