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10-6所示。滤波器大概在50%转速时提供电动机所需的全部励磁电流，在这点以上，负载（包括电动机和滤波器）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相，滤波器还必须串联一定量的电感，以防止产生大的di/dt，影响晶闸管的安全。由于滤波器容量较大，足以让电动机自励发电，所以在滤波器输出和电动机之间必须附加一个接触器，以防止变频器跳闸或自由停止时，电动机自励发电。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，电动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，电动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而成正比地上升，电容的阻抗与频率成反比关系，所以，随着输出频率上升，输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。

    在电动机起动和低速运行时，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，使逆变侧全部晶闸管暂时关断，然后给换相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经新导通的晶闸管，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(见图10-6)。此辅助断流电路要能承受全部直流环节的电压，并能通过全部直流电流，时间大约为几百微秒，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，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，或让电源侧整流器进入逆变状态，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VT0，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10-6    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在一些调速范围不大（比如60%～100%）的场合还是应用比较成功的。

（作者稿费要求：需要高清无水印文章的读者3元每篇，请联系客服，谢谢！在线客服：）