电力电子技术教学课件 作者 边春元 宋崇辉 28532课件.ppt

5.3 电流型DC/AC变换电路 电流型三相桥式逆变电路 开关器件采用IGBT 基本工作方式是2π/3导通方式 换流时，是在上桥臂组或下桥臂组内依次换流，属于横向换流 图5-13（b）所示为电流型三相桥式逆变电路的输出波形，它与负载性质无关。其输出电压波形由负载的性质决定 　输出电流的基波有效值IU1和直流电流Id的关系式为 图5-13 电流型三相桥式逆变电路及波形 大电感Ld以维持电流的恒定 5.3 电流型DC/AC变换电路 　 电流型逆变电路主要有以下特点。 　　 直流侧接有大电感，相当于电流源，直流电源基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 　　 由于各开关器件主要起改变直流电流导通路径的作用，故交流侧为矩形波，与负载性质无关，而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角的不同而不同。 　　 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，所以不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。 　　 当用于交—直—交变频器且负载为电动机时，若交—直变换为相控整流，则可很方便地实现再生制动。 5.4 谐振式逆变电路 　电力电子器件的开关一般采用硬开关和软开关两种方式 开关器件在承受很高电压或很大电流的情况下开通或关断的方式称为硬开关方式 开关器件在承受零电压或零电流的情况下开通或关断的方式称为软开关方式 与硬开关技术的电力电子装置相比，采用软开关技术的电力电子装置可以做到效率更高、体积更小、重量更轻、电磁兼容性更好 由于软开关是采用谐振电路实现的，因此软开关又称为谐振开关，采用软开关的电路又称为谐振变换电路或谐振逆变电路 本节简述常用的两种谐振式逆变电路，电压型串联谐振逆变电路和电流型并联谐振逆变电路 5.4.1 电压型串联谐振逆变电路 令晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3轮流工作半个逆变周期，则A、B两端可以得到宽度为180°、幅值为UD的交流方波电压，负载电流为正弦基波电流 　　该电路的工作特性取决于逆变电路输出电压的角频率ω（ω=2fπ）与LC谐振角频率ω0（ ）的关系 图5-14 电压型串联谐振晶闸管全桥逆变电路 4.3.4 电流型PWM整流器拓扑结构 电流型PWM整流器（CSR）拓扑结构最显著特征就是直流侧采用电感进行直流储能，从而使CSR直流侧呈高阻抗的电流源特性。常采用的CSR拓扑结构有单相、三相两种 单相CSR拓扑结构 　　 其交流侧增加了一个滤波电容，其作用与网侧电感一起组成LC滤波器，以滤除CSR网侧谐波电流，并抑制CSR交流侧谐波电压。 一般需在CSR功率开关支路上顺向串联二极管，其主要目的是阻断反向电流，并提高功率开关管的耐反压能力。 图4-29 单相CSR拓扑结构 4.3.4 电流型PWM整流器拓扑结构 　 三相CSR拓扑结构 这是一个半桥电路，其交流侧是一个无中线的三相对称LC滤波电路；直流侧与单相CSR直流侧相同，即采用电感进行储能。 图4-30 三相CSR拓扑结构 4.3.5 三相VSR的电流控制技术 　 对电压型PWM整流器进行控制有两个目的： 一是保持输出电压在允许的范围内； 二是控制交流侧的电流尽可能接近正弦，交流输入功率因数可控（例如单位因数控制）。 一般情况下，要实现PWM整流器正常工作，必须同时控制直流电压和交流电流，直流电压作为外环控制量，交流电流用于内环调节。 　 　要使PWM整流器在运行时功率因数可调，即要求输入电流为正弦波且和电压同相位，可以有多种控制方法，但均需保证三相VSR的直流侧电压大于交流输入线电压的峰值。 间接电流控制没有引入交流电流反馈； 直接电流控制引入交流电流反馈。 4.3.5 三相VSR的电流控制技术 间接电流控制 也称为相位或幅值控制，是按照相量关系来控制整流器的交流输入端电压，使得输入电流和电压同相位（逆变运行时相位相反），从而得到功率因数为1的控制效果 　　 PWM整流器为三相半桥式电路 系统只有一个输入量，系统的闭环是整流器直流侧电压控制环 直流电压给定信号和ud比较后输入PI调节器，PI调节器输出id，和整流电路交流输入电流的幅值成正比。 稳态时，直流电压给定信号和ud相等。PI调节器的输入为0，id和整流电路负载电流大小相对应，也和整流电