电流源逆变器（csi）

2015-5-27 12:21| 编辑:电工学习网| 查看: 9761| 评论: 0

　　国内市场上出现的产品中只有ab公司的高压变频器，其他品牌的高压变频器以及全部低压变频器都不用这个csi方案，国内新出现一书，对此论述最多，这个方案在技术原理上有特点，为了搞清楚他的内在实质，不妨探讨一番，以便于和电压源逆变器的性能比较。
　　csi的构造不同就是在整流后的中间直流环节用大电感平波，因而直流电流比较稳定，所以叫电流源型（但不是恒流）。
　　1、矩形波电流输出
　　最早出现的线路方案是采用晶闸管的串联二极管式即采用强迫换流，还有驱动同步电动机采用负载换流，由于当今市面上应用很少，这里对线路原理不再介绍，下面只讨论他的外部特性。在科技书籍里介绍csi特点次数多的当推文献，csi的主要特点如下：
　　（1）中间直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗；
　　（2）交流侧输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关；
　　（3）交流侧输出电压波形和相位决定于负载阻抗；
　　（4）当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，为反馈无功能量，电流并不反向，因此不必像电压型逆变器一样要给开关器件反并二极管，直流侧电感可以贮存与释放无功能量；
　　（5）同理，有功能量通过可控晶闸管桥可以反馈回交流电网，不要另设一套反馈到电网用逆变桥电路；
　　（6）对触发信号的要求：对直流链总是要求有电流流通路径而不能开路，对交流侧不能有短路路径。
　　为什么输出交流电流为矩形波？因为直流侧有一个大电感，可以稳定直流电流（但不是恒流）。为什么输出交流电压波形决定于负载阻抗？这是因为v=iz，这个式中的i是正向、反向都是120°宽的矩形波，（也可能是120°宽的凸字形波）z为负载感抗，可以分解为基波和特征谐波。交流电流侧的负载为电动机，其负载特性为阻感负载，对各次谐波而言，谐波感抗是基波感抗的h倍，h是特征谐波次数例如5、7等等，但是要注意，直流侧的大电感对各次谐波而言，相当于一个很大的电源内抗，在这个大电感上会有很大的谐波电压降，结果，输出的交流电压波形虽不是正弦波，但也决不是矩形波，比较接近于正弦波，其原因应该是直流大电感上削去了大部分的谐波电压。
　　2、pwm调制波输出
　　被调制波的基波电流波形，由于是电流源所以为矩形波，经过pwm调制后，电流波形的包络线已初步接近正弦波，但免不了仍然有由调制频率而产生的高频电流波，他也会被中间直流环节的大电感所抑制，由于频率高，受到的抑制作用更强，所以交流输出不论是电流波还是电压波都是接近正弦波，基本理由应该是大电感抑制特征谐波成分和高频成分的结果。
　　在高压变频器中，对电动机威协严重的除了输出电压幅值外主要是输出交流电压中的dv/dt，此高值的dv/dt，其本质就是高频电压成分，同上面分析的道理一样，由于直流大电感的抑制作用，使dv/dt值大为缩小。
　　3、输出、输入端电容的滤波作用
　　电流源逆变器脉宽调制（csi-pwm）输出端都有一组并联的电容器，此电容是为了在换流过程中提供电流通路而设（因直流回路电感量很大，电流不能关断而宜另找通路），此旁路电容对电流的谐波和高频成分阻抗分别较小和更小，（同时并联电容也流过不大的基波成分）因而同时也起了一定的滤波作用，使流向电动机的电流更靠近正弦波。同理，交流电源输入端也需要一组并联电容器，但它容易和电网系统内的电感产生lc串联谐振，为了避免揩振，产品厂家必须采抑制措施。

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