交-直-交变频电路

3.1 交-直-交变频电路
交-直-交变频电路为交-直-交变频调速系统提供变频电源。交-直-交变频电路的基本组成有整流电路和逆变电路两部分，它是先将恒压恒频(CVCF)的交流电边过整流电路变成直流电，再经过逆变电路将直流电转换成可控交流电的间接型变频电路。根据变频电源的性质可分为电压型变频和电流型变频。
在交流电动机的变频凋速控制中，为了保持额定磁通基本不变，在调节定子频率的同时，必须同时改变定子的电压，因此必须配备变压变频(VVVF)装置。最早的变压变频装量是旋转变频机组，现在几乎无例外地让位给静止式电力电子变压变频装置了。这种静止式的变压变频装置统称为变频器，它的核心部分就是变频电路。
图12是一种常用的交-直-交电流型变频器的主电路。其中，整流器采用晶闸管构成的可控整流电路，完成交流到直流的变换，输出可控的直流电压Ud，实现调压功能；中间直流环节用大电感Ld滤波；逆变器采用晶闸管构成的串联二极管式电流型逆变电路，完成直流到交流的变换，并实现输出频率的调节。 图中，VT1-VT6为晶闸管，C1~C6为换相电容，VD1~VD6为隔离二极管，其作用是使换相电容与负载隔离，防止电容充电电荷的损失。该电路为120度导电型。现以Y联结电动机作为负载，假设电动机反电动势在换相过程中保持不变，电流id恒定，以VT1换相到VT4为例说明换相过程：
(1)换相前的状态
如图13a所示，VT1及VT2稳定导通，负载电流Id沿着虚线所示途径流通，因负载为Y联结，只有A相和C相绕组导通，而B相不导通，Ia=id，Ib=0，Ic=-Id。此时，图12中的换相电容C1及C5被充电至最大值，极性是左正右负，C3上电荷为0。跨接在VT1和VT3之间的电容C是C5与C3串联后再与C1并联的等效电容。
 (2)晶闸管换相及恒流充电阶段
如图13b所示，触发导通VT3，则C上的电压立即加到VT1两端，使VT1瞬间关断。Id沿着虚线所不途径流通，等效电容C先放电至零，再恒流充电，极性为左负右正，VT1在VT3导通后直到C放电至零的这段时间t0内一直承受反向电压，只要t0大于晶闸管的关断时间toff，就能保证有效的关断。当C上的充电电压超过负载电压时，二极管VD3将承受正向电压而导通，恒流充电结束。
(3)二极管换相阶段
如图13c所示，VD3导通后，开始分流。此时电流Id逐渐由VD1向VD3转移，i_A逐渐减少，i_B逐渐增加，当Id全部转移到VD3时，VD1关断。
(4)换相后的状态
如图13d所示，负载电流Id流经路线如图中虚线所示，此时B相和C相绕组通电，A相不通电，Ia=0，Ib=Id，Ic=-Id。换相电容的极性保持左负右正，为下次换相作准备。
由上述换相过程可知，当负载电流增加时，换相电容充电电压将随之上升，这使换相能力增加。因此，在电源和负载变化时，逆变器工作稳定。但是，由于换相包含了负载的因素，如果控制不好也将导致不稳定。