矿井维修电工技师培训2

礦井維修電工技師培訓班大家好!第二章：晶闸管变流技术

第一节：三相桥式全控整流电路第二节：斩波器第三节：逆变电路第一节：三相桥式全控整流电路

可控整流电路从相数来分，有单相、两相、三相、六相等多种；从控制方式来分，有半控、全控两种.一、电阻负载图2-1为a＝０°它是由三相半波晶闸管共阴极整流电路和三相半波晶闸管共阳极整流电路串联组成的。为使6个晶闸管按ＶＴ1→ＶＴ2→ＶＴ3→ＶＴ4→ＶＴ5→ＶＴ6→ＶＴ1…的顺序触发导通，晶闸管的编号顺序为：ＶＴ1和ＶＴ4接Ｕ相，ＶＴ3和ＶＴ6接Ｖ相，ＶＴ5和ＶＴ2接Ｗ相。其中，ＶＴ1、ＶＴ5组成共阴极组，ＶＴ2、ＶＴ4、ＶＴ6组成共阳极组。图2-1三相桥式全控电阻负载整流电路

图2－2所示为三相桥式全控电阻负载整流电路在触发延迟角a＝０°时的输出电压波形和触发脉冲顺序。触发延迟角a＝０°，表示共阴极组和共阳极组的每个晶闸管在各自的自然换相点触发换相。在a＝０°的情况下，对共阴极组晶闸管而言，只有阳极电位最高一相的晶闸管在有触发脉冲时才能导通；对共阳极组晶闸管而言，只有阴极电位最低一相的晶闸管在有触发脉冲时才能导通。

图2－2三相桥式全控电阻负载整流电路的输出电压波形和触发脉冲顺序（a＝０°）分析三相桥式全控整流电路时，根据晶闸管的换相情况，把一个交流电周期分成六个相等的期间（即ωt1～ωt2，ωt2～ωt3，ωt3～ωt4，ωt4～ωt5，ωt5～ωt6，ωt6～ωt7，）来讨论。当触发延迟角a＝０°时，整流电路的六个相等的期间如图2－2所示。电路的工作过程如下：在ωt1～ωt2期间，Ｕ相电压最高，Ｖ相电压最低，若在ＶＴ1、ＶＴ6门极上加上触发脉冲，则ＶＴ1、ＶＴ6同时导通，电流的流向为Ｕ相→ＶＴ1→Ｒｄ→ＶＴ6→Ｖ相，负载Ｒｄ上得到Ｕ、Ｖ相线电压，即ｕd＝ｕｕｖ。在ωt2～ωt3期间，Ｕ相电压仍保持最高，所以ＶＴ1继续导通。由于此时Ｗ相电压较Ｖ相电压更低，故触发ＶＴ2，则ＶＴ2导通。ＶＴ2导通后，使ＶＴ6承受反向电压而关断，电流从ＶＴ6换到ＶＴ2。电流从Ｕ相→ＶＴ1→Ｒｄ→ＶＴ2→Ｗ相，负载Ｒｄ上得到Ｕ、Ｗ相线电压，即ｕd＝ｕｕw。

依此类推，可分析出电路在ωt4～ωt5（ＶＴ3、ＶＴ4导通）、ωt5～ωt6（ＶＴ4、ＶＴ5导通）、ωt6～ωt7（ＶＴ5、ＶＴ6导通）期间的工作情况，如图2－2所示。电路在ωt7以后的工作情况将重复上述过程。因此，三相桥式全控整流电路中，晶闸管循环导通的顺序是：ＶＴ6、ＶＴ1→ＶＴ1、ＶＴ2→ＶＴ2、ＶＴ3→ＶＴ3、ＶＴ4→ＶＴ4、ＶＴ5→ＶＴ5、ＶＴ6→ＶＴ6、ＶＴ1…。当触发延迟角a＞０°时，每个晶闸管的换相（或称换流）都不在自然换相点进行，而是从各自然换相点向后移一个a角开始，故整流输出电压ｕd的波形与a＝０°时有所不同。当改变a时，输出电压的波形随之发生变化，其平均值的大小因此跟着改变，从而达到可控整流的目的，如图2－3所示。当a≤6０°时，ｕd波形是连续的；a＞6０°时,ｕd波形断续;触发延迟角a的允许变化范围（即移相相范围）为0°～120°。图2－3电阻性负载时输出电压波形a）ａ＝60°ｂ）ａ＝90°三相桥式全控整流电路在纯电阻性质负载时，负载中流过的电流波形与负载上的电压波形相同。电路中，有关电压、电流的数量关系如下：负载两端的整流输出电压平均值为Ｕd为Ｕd＝2.34Ｕ2ＣＯＳa

（当0°≤a≤60°时，即当电压和电流波形连续时）（2－1）Ｕd＝2.34Ｕ2［1＋ＣＯＳ（60°＋a

）］（当60°≤a≤120°时，即当电压和电流波形断续时）（2－2）式中Ｕ2——变压器二次侧三相交流电的相电压（有效值）。流过电阻负载的直流电流平均值Ｉｄ为Ｉd＝2.34cosa

（当0°≤a≤60°）（2－3）Ｉd＝2.34［1+cos（60°+a

）］（当60°≤a≤120°）（2－4）流过每个晶闸管的平均电流ＩＴＡＶ为负载电流Ｉｄ的三分之一即

ＩＴＡＶ＝Ｉｄ／3（2－5）每个晶闸管可能承受的最高正、反向电压ＵTm为三相交流电线电压的峰值，即ＵTm＝×（

Ｕ2）＝Ｕ2（2－6）二、电感性负载在工业生产中，三相桥式全控整流电路的负载多数是电感性负载如电动机的励磁绕组、电感线圈、滤波电抗器等。三相桥式全控整流电感性负载电路如图2－4所示。图2－4三相桥式全控整流电感性负载电路

实际感性负载一般满足ωＬｄ＞＞Ｒｄ，为大电感负载。图2－5所示为三相桥式全控整流电路大电感负载在a＝30°、60°、90°时的输出电压波形。由图2－5可见，当0°≤a≤60°时，其工作情况和输出电压ud的波形与电阻负载时相同，ud的波形均为正值；当60°＜a＜90°时，由于电感的的自感电动势的作用，输出电压ud的波形出现负值，但ud的波形的正面积大于面积，故平均电压Ｕｄ较电阻负载时要小，但Ｕｄ仍为正值；当a＝90°时，ud的波形的正负面积相等，故平均电压Ｕｄ＝0。因此，三相桥式全控整流大电负载电路工作于整流状态下，a最大的移相范围为0°～90°。图2－5三相桥式全控整流电路的输出电压波形（电感性负载）a）ａ＝60°ｂ）ａ＝60°c）ａ＝90°大电感负载时,整流电路的输出电流ｉd的波形与电阻性负载时不同,当a≤90°时，ｉd的波形近似为一条水平直线。三相桥式全控整流电路在大电感负载时，电压、电流的数量关系如下：整流输出电压平均值Ｕｄ为Ｕd＝2.34Ｕ2ＣＯＳa

（0°≤a≤90°）（2－7）负载中直流电流平均值Ｉｄ为Ｉd＝2.34cosa

（0°≤a≤90°）（2－8）流过晶闸管的平均电流ＩＴＡＶ为ＩＴＡＶ＝Ｉｄ／3（2－9）流过晶闸管电流的有效值ＩＴ为ＩＴ＝Ｉd（2－10）应当注意，若大电感负载并接了续流二极管，由于此续流二极管的作用，使电路中的晶闸管能够得到及时关断，从而使整流输出电压ud的波形不再出现负值，因此这种电路输出电压平均值Ｕd的计算公式将与电阻负载时相同。三、三相桥式全控整流电路对触发脉冲的要求1、三相全控桥电路在任何时刻，共阴极组和共阳极组中必须各有一个晶闸管同时被触发导通，才能形成电流通路。2、共阴极组晶闸管和共阳极组晶闸管的组内换相间隔为120°，即每组中各晶闸管的触发脉冲之间相位差为120°。3、接在同一相上的两个晶闸管的触发脉冲扔相位差为180°。4、共阴极组晶闸管和共阳极组晶闸管的换相点之间相隔60°，即三相全控桥每隔60°就要进行一次换相，因此每隔60°要触发一个晶闸管。触发脉冲顺序是1→2→3→4→5→6→1…依次下去，而相邻两个脉冲之间相位差为60°。5、为了保证整流装置能合闸起动工作及在电流断续后能使晶闸管再次导通，必须对共阴极组和共阳极组中应导通的一对晶闸管同时加上触发脉冲。为此，三相全控桥一般采用两种触发脉冲：宽触发脉冲和双窄触发脉冲，如图2－6所示。三相桥式全控整流电路输出电压脉动小、脉动频率（6ƒ＝300ＨＺ）高，在输出相同的直流电压下，晶闸管承受的最大正、反向电压较小，变压器的容量也较小，同时三相电流平衡，适用于大功率、高电压的负载。但电路中要用6只晶闸管，触发电路也较复杂。因此，三相桥式全控整流电路一般用于有源逆变负载或要求可逆调速的中大量直流电动机负载。对于一般负载，可以采用三相桥式半控整流电路。图2－6三相全控桥的触发脉冲a）宽触发脉冲b）双窄触发脉冲

第二节斩波器

一、斩波器1．斩波器的基本工作原理斩波器是接在直流电源与负载电路之间，用以改变加到负载电路上的直流平均电压的一种装置。有时，也称之为直流-直流变压器。在晶闸管斩波器中，把晶闸管作为直流开关，通过控制其通断时间的比值，在负载上便可获得大小可调的直流平均电压Ｕd，如图2-7所示。图2-7晶闸管直流斩波器斩波器的输出电压平均值Ｕd为Ｕd＝Ｔ（2-11）式中Ｅ—直流电源电压；Ｔ—斩波器的通断周期；

—斩波器的导通时间。由上式可知，改变电路导通比/Ｔ，就可以改变斩波形输出的直流平均电压。因此，调节斩波器输出电压平均值的方法有以下三种：1）定频调宽法这种方法又称为脉冲宽度调制（ＰＷＭ）方式，其特点是保持晶闸管触发频率ƒ不变（即Ｔ不变），通过改变晶闸管的导通时间来改变直流平均电压，见图2-8a。2）定宽调频法这种方法又称为脉冲频率调制（ＰＦＭ）方式，其特点是保持晶闸管导通的时间不变，通过改变晶闸管触发频率ƒ来改变输出直流平均电压，见图2-8b。3）调频调宽法这种方法又称为混合调制，其特点是同时改变晶闸管的触发频率ƒ和导通时间，来改变直流平均电压，见图2-8c。

图2-8直流斩波器输出电压波形a）定频调宽ｂ）定宽调频c）调频调宽晶闸管斩波器作为一种直流调压装置，常用于直流电动机的调压调速。目前，斩波器已广泛应用于电力牵引方面，如地铁、电力机车、城市电车、蓄电池电动车等。晶闸管斩波器，主要有采用普通晶闸管的逆阻型斩波器和采用逆导型晶闸管的逆导型斩波器两种。下面仅介绍逆阻型斩波器。2．逆阻型斩波器图2-9所示为用于蓄电池电动车辆的逆阻型斩波器的主电路，它是由ＶＴ1主晶闸管、ＶＴ2副晶闸管、ＶＴ3换流晶闸管、换流电容Ｃ和电感Ｌ1、Ｌ2组成。Ｍ为串励式直流电动机，Ｌ3为电动机的串励绕组，ＶＤ为续流二极管。斩波器的工作过程如下：图2-9逆阻型斩波器及其工作过程1）主电路接通蓄电池后，给副晶闸管ＶＴ2加上触发脉冲Ｕｇ2，使之导通，电源对换流电容Ｃ充电，ＵＣ逐渐上升，其极性如图2-9a所示。当ＵＣ上升接近电源电压Ｅ，而充电电流小于ＶＴ2的维持电流时，ＶＴ2便自行关断。2）由触发电路按一定的周期Ｔ，同时输出输出uｇ１、uｇ2，分别触发导通ＶＴ1、ＶＴ3，并起动内部延时电路（其延时时间可调节）。ＶＴ1、ＶＴ3导通后，电动机Ｍ得电，起动运转。同时，电容Ｃ通过导通的ＶＴ1、ＶＴ3与Ｌ1组成振荡回路，电容Ｃ便通过此回路释放其储能，形成振荡电流。振荡电流使电容Ｃ在放电结束后又被反向充电。经过约半个振荡周期，此振荡电流趋于零时，ＶＴ3便自行关断，而ＶＴ1依然继续导通，此时，电容Ｃ上电压ＵＣ的极性如图2-9b所示。3）触发电路在输出uｇ１、uｇ3后，经过一段时间的延时，又输出uｇ2，使ＶＴ2触发导通。电容上的电压ＵＣ，通过ＶＴ2使ＶＴ1承受反向电压而关断，如图2-9c所示。负载电流通过ＶＴ2对电容Ｃ重新充电，充电完毕时，ＶＴ2又关断。ＶＴ2关断后，电动机Ｍ由二极管ＶＤ续流。此时，电容上电压ＵＣ的极性又如图2-9a所示，为下一个工作周期作好了准备。然后，再重复上述2）、3）的过程。由上述分析可知，ＶＴ1是按一定的周期Ｔ进行通断工作的，即斩波器输出电压的周期是固定的。而从ＶＴ1触发导通到ＶＴ2触发导通（ＶＴ1关断）这段时间，就是斩波器输出电压的脉宽，它是由触发电路中的延时电路来决定的，因此调节触发延时时间，即可改变脉宽。脉宽越大，电动机的工作电压越高，转速也越高；反之，脉宽越小，电压就越低，转速也就越低。为使电动机升到最高速，可将ＶＴ２的触发脉冲uｇ2短接，使ＶＴ2无法导通而ＶＴ1始终导通，则电动机在全电压下以最高速运转。因此，该逆阻型斩波器为定频调宽式斩波器。二、交流调压电路交流调压器是接在交流电源与负载之间的调压装置。晶闸管交流调压器，可以通过控制晶闸管的通断，方便地调节输出电压的有效值。在交流调压器中，晶闸管元件一般为反并联的两只普通晶闸管或双向晶闸管，并常采用以下两种控制方式。1）通断控制所谓通断控制，是把晶闸管作为开关，在设定的周期内，将负载与交流电源接通几个周波，然后再断开几个周波，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比值，来实现交流调压或调功率。在设定周期内晶闸管导通的周波数越多，输出电压有效值越大，反之则越小。这种控制方式一般采用过零触发，即在交流电源电压为零时触发晶闸管导通，因此输出电压为间断的数个完整的正弦波，这种调压器也称为调功器或周波控制器。它突出的优点是克服了通常移相触发产生的谐波干扰，缺点是输出电压或功率调节不平滑，故适用于有较大时间常数的负载，如电热负载等。但这种控制方式不适用于调光电路，调光时会出现光照闪烁现象；这种控制方式不适用于电动机调速电路，调速时会使电动机上电压变化剧烈，致使转速脉动较大。2）相位控制晶闸管在交流调压器中的相位控制，类似于在可控整流电路中的相位控制。在电源电压的每一个周期中（包括正、负半周），控制晶闸管的触发相位，实现交流调压或调功率。这种控制方式的优点是电路简单、使用方便，而且输出电压调节较为精确，用于电动机降压调速时调速精度较高，快速性好，低速时转速脉动小；其缺点是输出电压波形为缺角正弦波形，存在高次谐波，造成电源污染，易对其它电气设备生产干扰。实用交流调压器较多采用相位控制方式。图2-10所示为相位控制的双向晶闸管单相交流调压电路。图中，Ｒ2、Ｃ2阻容电路，用来给Ｃ1增加了一个充电电路，以保证在触发延迟角ａ较大时，双向触发二极管能被Ｃ1上的充电电压击穿，使双向晶闸管可靠导通，从而增大调压范围。图2-10单相交流调压器a）电路b）负载电压uL波形当晶闸管交流调压器接电感负载或通过变压器接电阻负载时，必须防止由于调压器正、负半周工作不对称，造成输出交流电压中出现直流分量引起的过电流，而损坏设备。在对电感负载进行交流调压时，当控制角a调小到等于负载功率因数角时，晶闸管就工作于全导通，若触发脉冲采用的是窄脉冲，当进一步减小a时，就会造成晶闸管工作不对称，这是必须避免的。因此，交流调压器电路通常都采用宽脉冲触发。

在功率较大的场合，一般采用三相交流调压。三相交流调压电路常用的接线方式如图2-11所示。图2-11a所示为有中性线的星形三相交流调压电路，由于中性线上有较大的三次谐波电流通过，对线路和电网都带来不利影响，故在应用上受到一定的限制；图2-11三相交流调压电路a）星形带中性线b）晶闸管与负载接成内三角形c）三相三线交流调压电路图2-11ｂ所示为晶闸管与负载接成内三角形的三相交流调压电路，由于晶闸管串接在三角形内部，在同样的线电流情况下晶闸管的电流定额可降低，并且只在三角形内部存在三次谐波环流，而线电

流中则不存在三次谐波分量，故对电网的影响较小，因而适用于电流场合；图2-11c所示的三相三线交流调压电路，负载可接成星形也可以接成三角形，输出电流中谐波分量较小，由于没有中性线，每相电流必须和另一相构成回路，因此这种电路与三相桥式全控整流电路一样，晶闸管的触发脉冲应采用宽脉冲或双窄脉冲。第三节逆变电路

逆变是整流的逆向过程，即把直流电转变为交流电。晶闸管逆变电路可以分为二大类：第一类称为有源逆变，它将直流电逆变为与电网同频率的交流电并反送到交流电网去，其工作过程为直流电→逆变器→交流电→交流电网；第二类称为无源逆变，它将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载使用，其工作过程为直流电→逆变器→交流电→用电器。

一、有源逆变在某些场合，同一套晶闸管电路在一定条件下，即可工作于整流状态，又可工作于逆变状态，这种装置称为变流装置或变流器。若变流器逆变出的交流电被反送回交流电网，即为有源逆变。有源逆变可用于直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速系统和高压直流输电等方面。1．有源逆变的工作原理下面以直流拖动的起重机为例，说明有源逆变的工作原理。

图2-12三相半波变流器的整流和逆变a）整流状态（0°＜a＜90°）b）逆变状态（0°＜β＜90°）晶闸管变流装置如图2-12所示，用于为起重机的直流电动机供电。图2-12中，平波电抗器Ｌd，用于使负载电流连续并减小谐波的影响。现以起重机提升和下放重物两种工作状态来分析变流器的工作情况。（1）提升重物时，变流器工作在整流状态，如；如图2-12a所示。触发延迟角a的移相范围为0°～90°，三相半波可控整流器的输出电压Ｕd为：Ｕd＝1.17Ｕ2ＣＯＳa。电动机工作在电动运行时，变流器必须输出直流功率，故其输出电压Ｕd大于负载的直流电动势Ｅd（即电枢电动势Ｅa），即Ｕd＞Ｅd，此时电流Ｉd＝（Ｕd－Ｅd）/Ｒ，因回路电阻Ｒ很小，故Ｕd≈Ｅd。设Ｔ为电动机的电磁转矩，ＴＬ为负载转矩，电动机的调速过程为：升速时，应减小触发延迟角a↓→Ｕd↑→Ｉd↑→Ｔ↑→n↑→Ｅd（Ｅa）↑→Ｉd↓→Ｔ↓直到Ｔ＝ＴＬ，电机便以较高转速稳定运行。反之，增大触发延迟角a，即可进行降速过程。（2）下放重物时，变流器工作在逆变状态，如图2-12b所示。为了使重物能匀速下降，电动机必须发电制动运行。，由于下放重物时，电机反转,故Ｅd的极性改变。若变流器仍处于整流状态(0＜a＜90），则Ｅd和Ｕd为顺向串联，两者都输出功率，电流Ｉd＝（Ｅd＋Ｕd）/Ｒ，由于回路电阻Ｒ很小，故电流Ｉd很大，相当于短路。因此Ｕd的极性必须改变，即Ｕd应为负值。

为使Ｕd为负值，应增大触发延迟角a，使a＞90°。在下降重物带动下，电机反转并逐渐加速，其反电动势Ｅa（Ｅd）也其阳极电位处于交流电压负半周期间的导通时间能够大于正半周期间的导通时间，使得ｕd波形的负面积大于正面积，故平均电压Ｕd＜０，故此时Ｕd的实际极性与整流状态时的极性相反，为上负下正。而回路电流Ｉd＝（Ｅd－Ｕd）/Ｒ，且其方向仍然保持原来整流状态时的方向。因此，Ｅd是产生Ｉd的电源，即电动机作发电机运行，向外部输出电功率，而Ｕd却起着反电动势的作用，这说明电网通过变流器吸收电功率，所以变流器工作于有源逆变状态。由于电动机处于发电制动状态，故当制动力矩增大到与重物产生的机械力矩相等时，重物便保持匀速下降。因此，当ａ在90°～180°范围内变化时，可以方便地改变下放重物的速度。为便于分析逆变电路，通常用触发超前角β来代替触发延迟角a，并规定a＋β＝180°或β＝180°－a。这样，变流器逆变工作时，a为90°～180°，即β

为90°～0°。在逆变电流Ｉd连续的情况下，上述变流器直流侧输出电压Ｕd为Ｕd＝1.17Ｕ2ＣＯＳa＝1.17Ｕ2ＣＯＳ（180°－β）＝1.17Ｕ2ＣＯＳβ

（2-12）当β＝90°时，Ｕd＝０；当β＜90°时，Ｕd为负值，且随β的减小，Ｕd的绝对值逐渐增大；当β＝0°时，Ｕd的绝对值最大。通过以上分析可知，实现有源逆变的条件是：

1）变流器直流侧的负载，不仅要有大电感而且还要有直流电源Ｅd，并要求电源电动势Ｅd的极性必须与晶闸管导电电流方向一致且其值要稍大于变流器直流侧的输出平均电压Ｕd，即︱Ｅd︱＞︱Ｕd︱。2）变流器必须工作在β＝90°（a＞90）区域，使变流器直流侧输出的直流平均电压Ｕd为负值。上述两个条件必须同时具备才能实现有源逆变。半控桥式晶闸管电路或有续流二极管的电路，因它们不能输出负电压，也不允许直流侧接上反极性的直流电源，故不能实现有源逆变。

2、逆变失败与触发超前角的限制（1）逆变失败变流器在整流或逆变运行时，如果换相过程不能按正常规律进行，称为换相失败。在晶闸管变流器工作于整流状态时，换相失败造成的后果不太严重。但在逆变状态时，如果出现换相失败，将使电源瞬时电压与负载的直流电动势Ｅd顺向串联，在晶闸管与负载的回路中产生很大的电流，造成管子的损坏，这种情况称为逆变失败或逆变颠覆，如图2-13所示。图2-13三相半波电路逆变失败的波形造成逆变失败的原因有：1）触发电路工作不可靠,造成脉冲丢失、脉冲延迟等,见图2-13a、b。2）晶闸管发生故障，失去正常的通断能力，见图2-13c。3）交流电源发生异常现象，如断电、缺相或电压过低。4）换相的裕量角不足，晶闸管不能可靠关断。在电流换相时，由于电路电感的影响，电流不能突变，而是有一个变化过程。如电流从Ｕ相转换到Ｖ相时，Ｕ相电流从Ｉd逐渐减小到零，而Ｖ相电流则从零逐渐增大到Ｉd，这个过程称为换相过程。换相过程中存在一段两只晶闸管共同导通的时间，这段时间如用电角度表示，称为换相重叠角。如果触发超前角β小于换相重叠角，则会造成逆变失败。（2）触发超前角的限制为了保证逆变电路能正常工作，除了要求交流电源、触发电路必须可靠工作外，同时对触发脉冲的最小触发超前角βmin，必须要有严格的限制。最小触发超前角可由下式确定βmin＝δ＋γ＋θ′（2-13）式中δ——晶闸管的关断时间tq折合的电角度；

θ′——安全裕量角。通常，可取βmin＝30°。变流器在逆变运行时，必须保证β≥βmin，因此在触发电路中，常常附加一套保护电路，使触发脉冲移相时，触发超前角β不进入βmin区内。通常，可取βmin＝30°。变流器在逆变运行时，必须保证β≥βmin，因此在触发电路中，常常附加一套保护电路，使触发脉冲移相时，触发超前角β不进入βmin区内。

二、无源逆变1．无源逆变的工作原理逆变器的工作原理如图2-14所示。当ＶＴ1和ＶＴ4触发导通（ＶＴ2、ＶＴ3关断）时，直流电源通过ＶＴ1和ＶＴ4，向负载供电，负载上电流的方向如图2-14a所示。当ＶＴ2和ＶＴ3触发导通（ＶＴ1、ＶＴ4关断）时，直流电源通过ＶＴ2和ＶＴ3，向负载供电，电流反向流过负载，如图2-14b所示。按一定的频率，不断地轮流切换两组晶闸管，便将电源的直流电逆变成负载上的交流电，负载上的电压波形如图2-14c所示。若改变两组晶闸管的切换频率，便可改变交流电的频率。图2-14无源逆变的工作原理

由逆变器工作原理可知，逆变器正常工作的关键在于换流，即按时把导通的晶闸管关断，并使电流换到规定的晶闸管上去。由于逆变器中的晶闸管工作在直流电中，不会自行关断，故为使晶闸管由导通转为关断，通常采用在阳极与阴极之间施加一定时间反向电压的方法。逆变器常用的的流方法有两种。（1）负载谐振式换流利用负载回路的谐振特性来实现晶闸管换流。当负载电路中的电阻、电感和电容形成振荡时，其振荡电流具有自动过零的特性，只要负载电流超前电压的时间大于晶闸管的关断时间，就能使晶闸管自然关断，从而实现电流换流。目前，我国生产的晶闸管中频电源等装置常采用这种换流方法。（2）强迫换流（脉冲换流）在电路中设置电感、电容等元件，构成换流回路。换流前换流电容预先储存一定的电能，换流时触发另一只晶闸管导通，形成一个电容放电回路。利用换流电容的放电，使换流回路产生一个脉冲，迫使原先导通的晶闸管承受反向脉冲电压而关断。逆变器根据其直流电源的滤波方式可分为电压型和电流型两种。电压型逆变器，其直流电源由电容滤波，可近似看成恒压源；其输出的交流电压为矩形波，输出的交流电流在电动机负载进近似为正弦波；其抑制浪涌电压能力强，频率可向上或向下调节，效率高，适用天不经常起动、制动和反转的托动装置。电流型逆变器，其直流电源由电感滤波，可近似看面恒流源；其输出的交流电流近似为矩形波，输出的交流电压在电动机负载时近似为正弦波；其抑制过电流能力强，适用于经常要求起动、制动与反转的拖动装置。2．并联谐振式逆变器这种逆变器较多地用于中频感应加热炉的电源。其换流电容与负载并联，其换流方式是基于并联谐振的原理。图2-15并联逆变器及其工作过程（1）主电路组成图2-15所示为电流型并联谐振式逆变器的主电路。其直流电源是由三相工频交流电经可控整流后获得，故Ｕd为连续可调。滤波电抗器Ｌd可使输出的直流电流保持连续与稳定，并可限制中频电流进入工频电网，起到交流隔离作用。逆变桥的每一个桥臂由一个晶闸管和一个限流电抗串联组成，晶闸管ＶＴ1～ＶＴ4为快速型晶闸管，限流电抗器Ｌ1～Ｌ4用于限制电流上升率di/dt不超过晶闸管允许的数值。负载回路由感应线圈（Ｌ）和补偿电容Ｃ并联组成。感应线圈是中频感应加热炉的主要部件，通入中频大电流时可产生中频交变磁场，利用涡流和磁滞效应来使加热炉中的金属加热或熔化。补偿电容Ｃ用于补偿负载的功率因数，同时用于逆变器的换流。（2）逆变器的工作原理当ＶＴ1、ＶＴ4定导通时，电流ia的路径如图2-15a所示。当触发ＶＴ2、ＶＴ３时，经过短暂的换流阶段，ＶＴ2、ＶＴ３稳定导通，而ＶＴ1、ＶＴ4关断，电流ia的路径如图2-15c所示。一段时间后，再触发ＶＴ1、ＶＴ4，经过短暂的换流阶段，ＶＴ1、ＶＴ4稳定导通，而ＶＴ2、ＶＴ3关断，电流ia的路径又如图2-15a所示。因此，流过负载的电流ia为交流电流。在输出交流电的一个周期内，逆变器有两个稳定的导通阶段和两个短暂的换流阶段。在大电感Ｌd的恒流作用下，负载电流ia近似为交流矩形波。为获得较高的功率因数和效率，晶闸管交替触发的频率与负载回路的谐振频率接近，故负载电路工作在谐振状态，对外加交流矩形波电流的基波分量呈现高阻抗，而对其它的高次谐波分量呈现低阻抗，因此负载上的电压主要为基波正弦电压。并联逆变器的电压、电流波形如图2-16所示。

（3）逆变器的换流过程分析在输出交流电的一个周期内，逆变器有两次换流过程。下面根据图2-16所示的电压、电流波形，分析逆变器的换流过程。在t1时刻，ＶＴ1、ＶＴ4已稳定导通，负载电流ia＝Ｉd，近似为恒流。在t2时刻，负载两端电压ｕa（即电容Ｃ的电压）的极性已为左正右负，如图2-15a所示。此刻，触发ＶＴ2、ＶＴ3导通，换流阶段开始，换流