晶闸管变频器异步电动机调速系统

变频器分为两大类：第一类是交一直一交变频器亦称间接变频器，它首先将现有的恒频恒压交流电供电电源经整流器变成幅值可调的直流电，然后再经逆变器变成频率、电压可调的交流电；第二类是交一交变频器亦称直接变频器，它是由恒频恒压的交流电直接变成频率、电压可调的交流电。本节将重点介绍交一直一交型和交一交型变频器异步电动机调速的原理和系统的组成。
1．交一直一交电压型变频器异步电动机调速系统
交一直一交变频器工作原理如图所示，按中间滤波环节的储能元件不同，分有电压型(图a)和电流型(图b)两种。电压型的直流滤波元件为电容，它并接于整流桥的输出端，直流环节呈低阻抗性质，相当于恒压源。电流型的直流滤波元件为高阻抗电感，它串接于整流桥和逆变桥间的直流电路中，直流环节呈高阻抗性质，相当于恒流源。电压的变化靠控制整流桥的输出电压；频率的变化靠控制逆变桥的输出频率，协调两个桥的控制电路，才能实现 常数的变频调速系统。

2)换流问题
从图可知任何时刻都有三只晶闸管导通，每隔 有一只晶闸管关断，另有一只晶闸管导通，要进行换流，也称换相。整流器换流可以用电源自动过零时实现，称之为自然换流或电网换流。逆变器是由直流电源供电，晶闸管始终承受正向电压，导通后关断是比较困难的，所以逆变器换流是一个关键问题。一般采用强迫换流，所需附加换流电路有多种形式：串联电感式、串联二极管式和带辅助晶闸管的换流电路等。换流电路的作用是产生短暂的换流脉冲，迫使原来导通的晶闸管电流下降为零，并承受一段时间的反向电压，这段时间必须大于晶闸管关断恢复时间，使之可靠关断。产生换流脉冲的能量，通常由储存在电容器中的能量提供。

（2）组成原理
交一直一交电压型变频器异步电动机电压、频率比为常数的调速系统由逆变桥控制、整流桥控制和速度给定电路等三部分组成，如图所示。

2．交一直一交电流型变频器异步电动机调速系统
交一直一交电流型变频器的中间滤波元件是一个串联高阻抗电感，所以直流环节是恒流性质。如果说电压型逆变器的工作原理是有次序地导通各相晶闸管，将恒定的 分配给各相负载，形成所需的变频电源。那么，电流型逆变器就是有次序地导通各相晶闸管，把恒定的 分配给各相负载以形成所需的变频电源。图所示的是电流型逆变器主电路。

(1)输出波形
输出电压波形受负载影响较大，负载为异步电动机时，其电压波形为近似正弦波。电流型变频器由于中间串有高阻抗电感，所以电流不会反向，当电动机由电动状态转入发电状态时，电能回馈较易实现。只要将整流器相同角a加大，使其进人逆变状态，就能将能量返回交流电源，所以电流型变频器较适宜用于四象限运行的调速系统。
(2)换流问题
串联二极管式换流电路，每个晶闸管串联一个二极管，在二极管与晶闸管之间接储存换流脉冲的换流电容，串联二极管的作用是防止换流电容在非换流时放电。换流过程可分五个阶段。
第一阶段，换流前的VTI和VT2导通阶段。第二阶段，触发VT3。
第三阶段， 反向充电阶段。
第四阶段， 充电电压 > 后，二极管VD3正偏导通
第五阶段，换流结束