第4章 逆变电路

第4章逆变电路

4.1换流方式

4.2电压型逆变电路

4.3电流型逆变电路

4.4多重逆变电路和多电平逆变电路

与整流相对应，将直流电变换为交流电称为逆变。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载相连时，称为无源逆变。通常所说的逆变一般多指无源逆变电路。逆变电路的应用非常广泛，在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。第4章逆变电路4.1换流方式■逆变电路的基本工作原理◆单相桥式逆变电路：4.1换流方式■逆变电路的基本工作原理电路中4个臂由电力电子器件S1～S4及其辅助电路组成。当开关S1、S4闭合，而S2、S3断开时，负载电压uo为正；当开关S2、S3闭合，而S1、S4断开时，负载电压uo为负。这样就把直流电变成了交流电。改变两组开关的切换频率，就可以改变输出交流电的频率。

◆当负载为电阻时，负载电流io和电压uo的波形形状相同，相位也相同。

4.1换流方式■逆变电路的基本工作原理

◆当负载为阻感时，电流io的基波电位滞后于电压uo的基波，两波形形状也不同。设t1时刻以前开关S1、S4闭合，S2、S3断开，uo和io均为正。在t1时刻断开S1、S4，闭合S2、S3，则uo极性立即为负，但由于负载中有电感，其电流方向仍维持原方向。这时负载电流从直流电源负极流出，经S2、负载、S3流回正极，负载电感中储存的能量向直流电源反馈，负载电流逐渐减小，至t2时刻降为零。之后io才反向并逐渐增大。开关S2、S3断开，S1、S4闭合的情况与此类似。4.1换流方式■换流方式的分类变流电路在工作过程中不断地发生电流从一个支路向另一个支路的转移，这就是换流。换流方式在逆变电路中占有突出的地位。逆变电路可以从不同的角度进行分类。如按换流方式分类、按输出相数分类，也可按直流电源的性质分类。按直流电源的性质分类，可分为电压型和电流型两大类。4.1换流方式■换流方式的分类换流过程是指电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。在换流过程中，有的支路由通态转为断态，有的由断态转为通态。从断态向通态转移时，无论支路是由全控型还是半控型电力电子器件组成，只要给门极适当的驱动信号，就可使其开通。但从通态向断态转移时情况有所不同。全控型器件可以通过对门极的控制使其关断，而对于半控型的晶闸管来说，就不能通过对门极的控制使其关断，必须利用外部条件或采取其他措施才能使其关断。所以对于晶闸管器件，其换流方式主要是研究如何使其关断。4.1换流方式■换流方式的分类◆器件换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流（DeviceCommutation）。在采用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的电路中，其换流方式即为器件换流。◆电网换流。由电网提供换流电压称为电网换流（LineCommutation）。在换流时，只要把负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。如前面讲述的可控整流电路，三相交流调压电路和采用相控方式的交-交变频电路也都是电网换流方式。4.1换流方式■换流方式的分类◆负载换流。由负载提供换流电压的方式称为负载换流（LoadCommutation）。凡是负载电流超前于负载电压的场合，均可实现负载换流。当负载为电容性负载时，即可实现负载换流。另外，当负载为同步电动机时，由于可以控制励磁电流使负载呈现容性，所以也可以实现负载换流。4.1换流方式■换流方式的分类◆负载换流。下图为基本的负载换流逆变电路，其4个桥臂均由晶闸管组成。负载由电阻电感串联后再和电容并联，整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性。4.1换流方式■换流方式的分类◆负载换流。实际电路中，电容往往是为了改善负载功率因数，使其略呈容性而接入的。在直流侧串入了一个很大的电感Ld，因而在工作过程中可以认为id基本没有脉动，所以负载电流基本呈现为矩形波。又由于负载是工作在对基波电流接近并联谐振的状态，故对基波的阻抗很大而对谐波的阻抗很小，因此负载电压uo的波形接近于正弦波。4.1换流方式■换流方式的分类◆负载换流。设在t1时刻前VT1、VT4为通态，VT2、VT3为断态，uo、io均为正，VT2、VT3上施加电压为uo。在t1时刻触发VT2、VT3，负载电压uo通过VT2、VT3分别加在VT4、VT1上，使其承受反压而关断，电流也从VT1、VT4上转移至VT2、VT3上。触发VT2、VT3的时刻必须在uo过零点之前并留有一定的裕量，才能保证换流顺利完成。从VT2、VT3到VT1、VT4的换流过程和上述情况类似。4.1换流方式■换流方式的分类◆强迫换流。设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流（ForcedCommutation）。强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。在强迫换流方式中，由换流电路内电容直接提供换流电压的方式称为直接耦合式强迫换流，其工作原理图见下页图（a）。当晶闸管VT处于通态时，预先给电容C按图示极性充电。如果合上开关S，就可以使晶闸管由于施加反压而关断。4.1换流方式■换流方式的分类◆强迫换流工作原理图如果通过换流电路内的电容和电感的耦合来提供换流电压或换流电容，则称为电感耦合式强迫换流，如图中（b）、（c）所示。4.1换流方式■换流方式的分类—强迫换流

◆在图（b）中，接通开关S后，LC振荡电流将反向流过晶闸管VT，与VT的负载电流相减，直到VT的合成正向电流减至零后，再流过二极管VD。◆在图（c）中，接通开关S后，LC振荡电流先正向流过VT并和VT中原有负载电流叠加，经半个振荡周期后，振荡电流反向流过晶闸管VT，直到VT的合成正向电流减至零后再流过二极管VD。在这两种情况下，晶闸管都是在正向电流减至零且二极管开始流过电流时关断。二极管上的管压降就是加在晶闸管上的反向电压。4.1换流方式■换流方式的分类

图(a)中，给晶闸管加反向电压使其关断的换流方法称为电压换流；图(b)、(c)中，先使晶闸管电流减为零，然后通过反并联二极管使其加上反向电压实现换流的方法称为电流换流。四种换流方式中，只有器件换流适合于全控型器件，其余三种方式主要是针对晶闸管的。器件换流和强迫换流都是因为器件或变流器本身的原因而实现换流的，二者属于自换流；电网换流和负载换流不是依靠变流器自身原因，而是借助于外部手段（电网电压或负载电压）来实现换流的，它们属于外部换流。4.2电压型逆变电路逆变电路根据直流侧电源性质的不同分为两种：直流侧是电压源的称为电压源型逆变电路(VSI，VoltageSourceInverter)；直流侧是电流源的称为电流源型逆变电路(CSI，CurrentSourceInverter)。例：全桥逆变电路4.2电压型逆变电路■电压型逆变电路主要有以下特点：◆直流侧为电压源，或并有大电容器，相当于电压源。此时直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。◆由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。但交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。◆当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈无功功率提供通道，在每个逆变桥臂上均并联有反馈二极管。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆半桥逆变电路。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆半桥逆变电路。它有两个桥臂，每个桥臂由一个可控器件和一个反并联的二极管组成。在直流侧接有两个串联的足够大的电容，两个电容的联结点便成为直流电源的中点。负载联接在直流电源中点和两个桥臂联结点之间。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆半桥逆变电路。

设开关器件V1和V2的栅极信号在一个周期内各有半周正偏、半周反偏，且二者互补。当负载为感性时，其工作波形如图（b）所示。输出电压uo为矩形波，其幅值为Um=Ud/2。输出电流io的波形随负载情况而异。设t2时刻前V1为通态，V2为断态。在t2时刻给V1关断信号，给V2导通信号，则V1关断，但负载电流io不能立即改变方向，于是VD2导通续流。到t3时刻io降为零，VD2截止，V2才导通，io开始反向。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆半桥逆变电路。同样，在t4时刻给V2关断信号、V1导通信号，则V2关断，负载电流io不能立即反向，所以VD1先导通续流，t5时刻io降为零，VD1截止，V1才导通。当V1或V2为通态时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；当VD1或VD2为通态时，负载电流和电压反方向，负载中存储的能量向直流侧反馈，即负载电感将其吸收的无功能量反馈回直流侧。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆半桥逆变电路。反馈回的能量暂时储存在直流侧电容器中，直流侧电容器起着缓冲这些无功能量的作用。由于二极管VD1、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，故称为反馈二极管；同时它又起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管。

电路的优点是简单，使用的器件少；其缺点是输出交流电压的幅值Um仅为Ud/2，且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡，所以常用于几kW以下的小功率逆变电源。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路。全桥逆变电路共有四个臂，可以看成是由两个半桥电路组合而成的。桥臂1和桥臂4为一对，桥臂2和桥臂3为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对桥臂各交替导通180。输出电压uo波形与半桥电路的电压波形形状相同，也是矩形波，但其幅值高出一倍，Um=Ud。在直流电压和负载都相同的情况下，其输出电流io波形与半桥电路的电流波形形状也相同，仅幅值增加一倍。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路。半桥电路中VD1、V1、VD2、V2相继导通的区间对应于全桥电路中VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间。关于无功能量的交换，对于半桥电路的分析也完全适用于全桥逆变电路。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路—参数计算将幅值为Ud的矩形波uo进行傅里叶变换，可得其中基波幅值和基波有效值为4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路—参数计算上述公式对于半桥逆变电路也是适用的，只是式中的Ud应更换为Ud/2。同时，前面分析的都是uo为正负电压各为180的脉冲时的情况。在这种情况下，要改变输出交流电压的有效值，只能通过改变直流电压Ud来实现。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路的移相调压方式（阻感式负载）4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路的移相调压方式在阻感负载时，还可采用移相的方式来调节逆变电路的输出电压，称为移相调压。其实质是调节输出电压脉冲的宽度。在全桥逆变电路中，各IGBT的栅极信号仍为180正偏、180反偏，并且V1和V2的栅极信号互补，V3和V4的栅极信号互补，但V3的栅极信号与V1的栅极信号相差不是180，而是落后，。也就是说，V3、V4的栅极信号不是分别和V2、V1的栅极信号同相位，而是前移了。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路的移相调压方式这样，输出电压uo不再是正负各为180的脉冲，而是正负各为的脉冲，各IGBT栅极信号～及输出电压uo、输出电流io波形如图（b）所示。设在t1时刻前V1和V4导通，输出电压uo为Ud。在t1时刻V3、V4栅极信号反向，V4截止，但因负载电感中电流io不能突变，所以V3不能立即导通，VD3导通续流。因为V1和VD3同时导通，所以输出电压为零。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路的移相调压方式到t2时刻V1、V2栅极信号反向，V1截止，但V2不能立刻导通，VD2导通续流，和VD3构成电流通道，输出电压为－Ud。到负载电流过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开始导通，uo仍为－Ud。在t3时刻V3、V4的栅极信号再次反向，V3截止，而V4不能立刻导通，VD4续流，uo再次为0。之后的过程和前述的类似。这样，输出电压的正负脉冲宽度就各为。改变就可以调节输出电压。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆全桥逆变电路的移相调压方式在纯电阻负载时，采用上述移相方法也可以得到相同的结果，只是VD1～VD4不再导通，不起续流作用。在uo为零的期间，四个桥臂均不导通，负载中也无电流。显然，上述移相调压方法并不适用于半桥逆变电路。不过在纯电阻负载时，仍可采用改变正负脉冲宽度的方法来调节半桥逆变电路的输出电压。这时，上下两桥臂的栅极信号不再是各180正偏、180反偏并且互补，而是正偏的宽度为，反偏的宽度为，两者相位差为180。这时输出电压uo也是正负脉冲宽度为的矩形波。4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆带中心抽头变压器的逆变电路

4.2电压型逆变电路■单相电压型逆变电路◆带中心抽头变压器的逆变电路电路工作时交替驱动两个IGBT，通过变压器的耦合给负载加上矩形波交流电压。两个二极管的作用也是给负载电感中储存的无功能量提供反馈通道。在Ud和负载参数相同、且变压器一次侧两个绕组和二次绕组的匝数比为1:1:1的情况下，该电路的输出电压uo和输出电流io的波形及幅值与全桥逆变电路的完全相同，所以参数计算与全桥电路相同。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路。采用IGBT作为开关器件的三相电压型桥式逆变电路如下图所示，该电路可视为由三个半桥逆变电路组成。（180°导通型）4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路电路中直流侧通常只用一个电容器就可以了，但为分析方便，还是画出了串联的两个电容器并标出了假想的中点。三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式仍采用180导电方式，即每个桥臂的导电角度为180，同一相（即同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120。这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。因此，每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行，所以也称为纵向换流。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆工作波形分析

4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆工作波形分析对于U相输出来说，当桥臂1导通时，；当桥臂4导通时，。因此的波形是幅值为的矩形波。V相、W相的情况和U相类似，、的波形形状和相同，只是在相位上依次相差120。相应波形见图（a）、（b）、（c）所示。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆工作波形分析负载线电压、、可由下式求出图（d）是依上式画出的的波形。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆工作波形分析设负载中点N与直流电源假想中点之间的电压为，则负载各相的相电压分别为将上述各式相加并整理可得：4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆工作波形分析设负载为三相对称负载，则有所以可得：由此可得的波形如图（e）所示，它也是矩形波，但其频率是频率的3倍，幅值为幅值的1/3，即。

4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆工作波形分析图（f）给出了的波形，它由和相减得到。、的波形与相同，仅是相位上依次相差120。当负载参数已知时，可以由的波形求出U相电流iU的波形。负载的阻抗角不同，iU的波形形状和相位都有所不同。图（g）给出的是阻感负载下小于30时iU的波形。桥臂1和桥臂4之间的换流过程和半桥电路相似。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆工作波形分析上桥臂1中的V1从通态转换到断态时，因负载电感中电流不能突变，下桥臂4中的VD4先导通续流，待负载电流降到零，桥臂4中电流反向时，V4才开始导通。负载阻抗角越大，VD4导通的时间就越长。即为桥臂1导电的区间，其中时为VD1导通，时为V1导通；即为桥臂4导电的区间，其中时为VD4导通，时为V4导通。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆工作波形分析

iV、iW的波形与iU形状相同，相位依次相差120。把桥臂1、3、5的电流相加，就可得到直流侧电流的波形id，如图（h）所示。可以看出，id每隔60脉动一次，而直流侧电压基本上无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，且脉动的情况和id的脉动情况大体相同。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆电路参数计算对三相桥式逆变电路的输出电压作定量分析，把输出线电压展开成付里叶级数可得式中，，k为自然数。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆电路参数计算输出线电压有效值为基波幅值和基波有效值分别为4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆电路参数计算对负载相电压进行分析。把展开成付里叶级数可得

式中，，k为自然数。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路

◆电路参数计算负载相电压有效值为

基波幅值和基波有效值分别为4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路在上述180导电方式逆变器中，为防止同一相上下两个桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源的短路，应采取“先断后通”的方法。即：先给应关断的器件关断信号，待其关断后留有一定的时间裕量，然后再给应导通的器件发出开通信号，即在两者之间留一个短暂的死区时间。死区时间的长短要视器件的开关速度而定，器件的开关速度越快，所留的死区时间就可以越短。该方法也适用于上、下桥臂采用通断互补方式的电路。4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路例：三相桥式电压型逆变电路，180导电方式，，试求输出相电压的基波幅值和有效值、输出线电压的基波幅值和有效值、输出线电压中7次谐波的有效值。解：4.2电压型逆变电路■三相电压型逆变电路例：三相桥式电压型逆变电路，180导电方式，，试求输出相电压的基波幅值和有效值、输出线电压的基波幅值和有效值、输出线电压中7次谐波的有效值。解：4.3电流型逆变电路在逆变电路中，直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。实际上理想直流电流源并不多见，一般是在逆变电路直流侧串联一个大电感，因为大电感中的电流脉动很小，因此可近似看成直流电流源。如下图：4.3电流型逆变电路■电流型逆变电路的主要特点◆直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。◆电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。◆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，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路下图是一种单相桥式电流型逆变电路的原理图。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

电路由4个桥臂构成，每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器LT。LT用来限制晶闸管开通时的di/dt，各桥臂的LT之间不存在互感。使桥臂1、4和桥臂2、3以1000～2500Hz的中频轮流导通，就可以在负载上得到中频交流电。该电路是采用负载换相方式工作的，要求负载电流略超前于负载电压，即负载略呈容性。实际负载一般是电磁感应线圈，用来加热置于线圈内的钢料。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路因为是电流型逆变电路，故其交流输出电流波形接近矩形波，其中包含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。因基波频率接近负载电路谐振频率，故负载电路对电流基波呈现高阻抗，而对谐波呈现低阻抗，谐波在负载电路上产生的压降很小，因此负载电压的波形接近于正弦波。在交流电流的一个周期内，有两个稳定导通阶段和两个换流阶段。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路◆波形分析

设t1～t2之间为晶闸管VTl和VT4稳定导通阶段，负载电流io=Id，近似为恒值，t2时刻之前在电容C上（即负载上）建立了左正右负的电压。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆波形分析在t2时刻触发晶闸管VT2和VT3，因在t2前VT2和VT3的阳极电压等于负载电压uo，为正值，故VT2和VT3开通，开始进入换流阶段。由于每个晶闸管都串有换流电抗器LT，故VT1和VT4在t2时刻不能立刻关断，其电流有一个逐渐减小的过程。同样VT2和VT3的电流也有一个逐渐增大的过程。t2时刻后，4个晶闸管全部导通，负载电容电压经两个并联的放电回路同时放电（如图中的虚线所示）。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆波形分析在这个过程中，VTl、VT4电流逐渐减小，VT2、VT3电流逐渐增大。当t

=

t4

时，VT1、VT4电流减至零而关断，直流侧电流全部从VTl、VT4转移到VT2、VT3，换流阶段结束。称为换流时间。因为负载电流，所以在t3时刻（即时刻）过零，t3时刻大体位于t2和t4时刻的中点。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆波形分析晶闸管在电流减小到零后，尚需一段时间才能恢复正向阻断能力。因此，在t4时刻换流结束后，还应使VT1、VT4继续承受一段反压时间才能保证其可靠关断。应大于晶闸管的关断时间。如果VTl、VT4尚未恢复阻断能力就被加上正向电压，将可能重新导通，致使逆变失败。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆波形分析为保证可靠换流，应在负载电压uo过零前时刻（）去触发VT2、VT3，称为触发引前时间，从波形图中可得。从图中还可以看出，负载电流io超前于负载电压uo的时间为，则。把表示为电角度（弧度）可得4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆波形分析图中t4～t6之间是VT2、VT3的稳定导通阶段。t6时刻以后又进入从VT2、VT3导通向VT1、VT4导通的换流阶段，其过程和前面的分析类似。晶闸管的触发脉冲uG1～uG4、晶闸管承受的电压uVT1～uVT4以及A、B间的电压uAB也都示于图中。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆波形分析在换流过程中，上下桥臂的LT上的电压极性相反，如果不考虑晶闸管压降，则uAB=0。可以看出，uAB的脉动频率为交流输出电压频率的两倍。在uAB为负的部分，逆变电路从直流电源吸收的能量为负，即补偿电容C的能量向直流电源反馈。这实际上反映了负载和直流电源之间无功能量的交换。在直流侧，Ld起到缓冲这种无功能量的作用。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆电路参数计算如果忽略换流过程，io可近似看成矩形波。展开成傅里叶级数可得其基波电流有效值为4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆电路参数计算如果忽略电抗器Ld的损耗，则uAB的平均值应等于Ud。若再忽略晶闸管压降，则从图中uAB的波形可得4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路

◆电路参数计算一般情况下值较小，可近似认为所以可得或者4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路上述讨论中，认为负载参数不变，逆变电路的工作频率也是固定的。但实际中在中频加热和钢料熔化过程中，感应线圈的参数是随时间而变化的，所以固定的工作频率无法保证晶闸管的反压时间大于关断时间，可能导致逆变失败。为了保证电路正常工作，必须使工作频率能适应负载的变化而自动调整。这种控制方式称为自励方式，即逆变电路的触发信号取自负载端，其工作频率受负载谐振频率的控制。4.3电流型逆变电路■单相电流型逆变电路与自励式相对应，固定工作频率的控制方式称为他励方式。自励方式存在着起动的问题，因为在系统未投入运行时，负载端没有输出，无法取出信号。解决这一问题的方法之一是先用他励方式，系统开始工作后再转入自励方式。另一种方法是附加预充电起动电路，即预先给电容器充电，起动时将电容能量释放到负载上，形成衰减振荡，检测出振荡信号后实现自励。4.3电流型逆变电路■三相电流型逆变电路

◆电路原理图（120°导通型）

4.3电流型逆变电路■三相电流型逆变电路

◆电路原理图上页中电流型三相桥式逆变电路的基本工作方式是120导电方式。即每个臂一周期内导电120，按VT1到VT6的顺序每隔60依次导通。这样，在每个时刻，上桥臂组的三个臂和下桥臂组的三个臂中都各有一个臂导通。换流时，是在上桥臂组或下桥臂组的组内依次换流，故称为横向换流。4.3电流型逆变电路■三相电流型逆变电路

◆电路波形分析

4.3电流型逆变电路■三相电流型逆变电路

◆电路波形分析输出交流电流波形和负载性质无关，是正负脉冲宽度各为120的矩形波，如图所示。输出电流波形和三相桥式可控整流电路在大电感负载下的交流输入电流波形形状相同。因此，它们的谐波分析表达式也相同。输出线电压波形和负载性质有关，图中给出的波形大体为正弦波，但叠加了一些脉冲，这是由于逆变器中的换流过程而产生的。4.3电流型逆变电路■三相电流型逆变电路

◆电路参数计算输出交流电流的基波有效值IU1和直流电流Id的关系为和电压型三相桥式逆变电路中求输出线电压有效值相比（4-11式），因两者波形形状相同，所以两个公式的系数相同。基波幅值为4.3电流型逆变电路■串联二极管式晶闸管逆变电路

◆电路原理图主要用于中大功率交流电动机调速系统。4.3电流型逆变电路■串联二极管式晶闸管逆变电路

◆电路原理图可以看出，这是一个电流型三相桥式逆变电路，因为各桥臂的晶闸管和二极管串联使用而得名。电路仍采用前述的120导电方式，输出电流波形与前述的三相桥式逆变输出波形大体相同。各桥臂之间换流采用的是强迫换流方式，连接于各桥臂之间的电容C1～C6即为换流电容。换流电容C13，是C3与C5串联后再与C1并联的等效电容。设C1～C6的电容值均为C，则C13=3C/2。4.3电流型逆变电路■串联二极管式晶闸管逆变电路

◆工作原理–VT1到VT3的换流过程

4.3电流型逆变电路■串联二极管式晶闸管逆变电路

◆工作原理–VT1到VT3的换流过程设换流前逆变电路已