電力電子課程設(shè)計(jì)單相全橋逆變電路(編輯修改稿)
2025-02-09 13:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 三相晶閘管全控整流橋?qū)⒄业墓ゎl交流電整流成脈動(dòng)的直流電 dU ,可 通過調(diào)節(jié)直流電壓 dU 來調(diào)節(jié)負(fù)載電流。平波電感 dL 在此 起切斷直流通路的作用。 圖 1 串聯(lián)諧振單相全橋逆變電路 由于要求恒壓源供電 ,所以需要一個(gè)很大的濾波電容 dC ,當(dāng) dC 足夠大時(shí) ,可以認(rèn)為輸入電壓是恒壓 dU 。在電路還沒開始工作前 ,電容 dC 就通過電網(wǎng)儲(chǔ)能 ,以便于啟動(dòng)逆變電路。 由四只晶閘管構(gòu)成的單相全控橋式逆變電路將直流電壓 dU 逆變?yōu)橹蓄l方波電壓 ,并將它加到負(fù)載電路。負(fù)載電路是由感應(yīng)線圈和補(bǔ)償電容組成的串聯(lián)振蕩電路 ,對工件進(jìn)行感應(yīng)加熱。通過電感的電流 接近正弦波形。 與并聯(lián)補(bǔ)償逆變電路的強(qiáng)迫換流工作方式不同 ,串聯(lián)補(bǔ)償逆變電路是通過自然換流來實(shí)現(xiàn)工作晶閘管之間轉(zhuǎn)換的 ,其工作原理如下 : 第一階段：首先觸發(fā)晶閘管 SCR SCR4,電流通過正端流入 ,經(jīng)過 SCR串聯(lián)振蕩負(fù)載、 SCR4,再由負(fù)端流出 ,此時(shí)補(bǔ)償電容 C 充上了左正右負(fù)的電壓。 第二階段：由于電流波形為正弦波 ,當(dāng)電流變?yōu)樨?fù)的時(shí)候 ,電流就通過與SCR SCR4 同橋臂的續(xù)流二極管 D D4 續(xù)流 ,同時(shí)給 SCR SCR4 加上了反壓 ,使 SCR SCR4 關(guān)斷。 第三階段：經(jīng)過一段時(shí)間 ,當(dāng) SCR SCR4 完全關(guān)斷后 ,我們同時(shí)觸發(fā)晶閘管SCR2 和 SCR3。此時(shí)由于晶閘管 SCR SCR3 兩端均加有正壓 ,因此馬上就能導(dǎo)通。電容 C 通過續(xù)流二極管 D晶閘管 SCR2 回路和續(xù)流二極管 D 晶閘管 SCR3 回路放電。當(dāng)電容 C 放電完成后 ,續(xù)流二極管 D D4 中不再通過電流 ,整個(gè)回路電流走向?yàn)?:正端流入 ,經(jīng)過 SCR串聯(lián)振蕩負(fù)載、 SCR3,負(fù)端流出。電容 C 開始反充電 ,充上左負(fù)右正的電壓。 第四階段：當(dāng)電流再一次變?yōu)樨?fù)時(shí) ,電流將通過續(xù)流二極管 D D3 續(xù)流 ,同時(shí)給 SCR SCR3 加上反壓 ,使晶閘管 SCR SCR3 關(guān)斷 。 第五階段：當(dāng) SCR SCR3 關(guān)斷后 ,我們觸發(fā) SCR SCR4,電容 C 通過 DSCR1 回路和 D SCR4 回路放電。當(dāng)電容 C 放電完成后 ,續(xù)流二極管 D D3 中不再通過電流 ,整個(gè)回路電流走向?yàn)?:正端流入 ,經(jīng)過 SCR串聯(lián)振蕩負(fù)載、 SCR4,負(fù)端流出。電容 C 開始充電 ,充上左正右負(fù)的電壓。 以后開始重復(fù)以上過程。 由上述分析可知 ,不管有沒有觸發(fā)脈沖 ,工作的兩只晶閘管都會(huì)自動(dòng)關(guān)斷 ,而另外兩只晶閘管在前兩只晶閘管關(guān)斷后才被觸發(fā)導(dǎo)通 ,因此串聯(lián)補(bǔ)償逆變電路為自然換流過程。 串聯(lián)諧振 逆變電路的電壓累加 要討論串聯(lián)補(bǔ)償逆變電路的電壓累加 ,先得從它的等效電路分析著手 :圖 2串聯(lián)補(bǔ)償逆變電路等效電路 LU CU RU 圖 2 串聯(lián)補(bǔ)償逆變電路的等效電路圖 為分析其工作過程 ， 我們首先對簡單串聯(lián)逆變電路進(jìn)行計(jì)算分析 ， 如圖 2所示 ， 其中 R 為爐體的等效電阻 ， C 為補(bǔ)償電容 ， L 為爐體電感。 ()it 為輸入電流。輸入電壓 dU 。 由電路方程有： d R C LU U U U? ? ? （ 1） 帶入各電壓表達(dá)式，有： 1 ( )( ) ( )d d i tU i t R i t d t LC d t? ? ?? （ 2） 對 （ 2）式 做拉普拉斯變換 ， 可得： 1( ) ( ) ( )dU L s I s R I s I ss C s? ? ? ? ? ? （ 3） 化簡可得： 21() 1dUIs RL ssL L C?? ?? （ 4） 其特征方程為： 2 1 0RssL LC? ? ? （ 5） 當(dāng) 22 4 0RLL??時(shí) ， 方程 式（ 5） 的解為衰 減解 ， RLC 回路不能形成振蕩 ,不能滿足工作需要。 因此 ， 必須滿足 ： 22 4 0RLL??，即 2RL LC? 令 2RL?? ， 22142 RLC L? ?? 代入 （ 4）式 有： ? ?2 2() dUIs L s ?? ???? ?? （ 6） 對（ 6） 式進(jìn)行拉普拉斯逆變換 , 代入初始條件： 0(0) 0, (0) 0CU
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