城轨车辆电气线路分析与调试 2.5 三相逆变电路的工作原理 三相逆变器+检修.pptVIP

三相逆变电路 三、逆变器的基本工作原理 直流电变成交流电的过程即成为逆变.电力机车品质很差的单相交流电无法直接供给客车的用电设备,内燃机车输出三相电压频率变化也不能直接使用,因而都需要逆变. 在每个周期内将直流电压分成若干脉冲,脉冲的宽度左右对称,这些脉冲的面积正好等于正玄波面积.如果输出不带滤波器,称为调制波输出,调制频率f=K x 50,调制频率越高,电动机的电流波形越接近正玄波. 输出电压为AC380V与所需要的直流电压之比,称为调制深度,不同的调制深度对应不同的输入电压等级.国外有600V、670V、720V、750V等，但输出也有AC440V。 按照正玄波规律的调制脉冲，控制6只IGBT的导通和关断，即可输出三相调制电压，经LC滤波后，变成正玄波，调制频率越高，滤波器体积越小，但技术难度较大。 DC600V R 缓 冲 及 滤 波 A 0 C B UA UB UAB=UA-UB UAB=UA-UB 1、基本原理 两个概念： 强迫启动或突投――负载直接启动而不实行VVVF启动的方式称为强迫启动或突投。 调制频率：逆变器的输出是将直流电压分割成若干个脉冲，这些脉冲的面积，正好等于正弦波的面积。通常情况下，一个周期内脉冲的个数乘以50即为调制频率。 2、软启动 采用输出电压（U）和输出频率（f）同时变化并保证U/f=C（常数）即可实现软启动。 四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成 1．输入输出隔离电路KM1、KM3 KM1、KM3电磁接触器，其主要功能是在逆变器、输入电路或输出负载发生故障时实施隔离，防止故障扩散。 四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成 2．中间支撑电路C1、C2； R1、R2 主要由滤波电容C1、C2组成。其主要功能是滤平输入电路的电压纹波，当负载变化时，使直流电压平稳。由于逆变器功率较大，因此滤波电容的容量较大，一般使用电解电容。但由于电解电容的电压等级限制（一般最高工作电压为450V），需要两个电容串联后再并联。由于电容自身参数的离散，使得串联的两个电容电压无法完全一致，因此采用电容两端并联均压电阻的方法，如图中的R1和R2。R1和R2的另一个作用是在逆变器停止工作时，将电容上的电压放掉。 四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成 3．缓冲电路 由R0和KM2组成。电容的特性是电压不能突变，因此在合闸瞬间，电容的电压很低，基本可以认为瞬间短路，因此对电源造成很大的冲击电流，这个电流足以使保护熔断器熔断，因此逆变器电流一般都有输入缓冲电路。其工作原理为：在输入端施加电压时，先通过缓冲电阻R0对电容充电，当电容电压充到一定值时（比如540V），KM2吸合，将R0短路。只有在电阻R0短路后，三相逆变电路才能启动工作。 四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成 4．桥式三相逆变电路 由V1～V6 组成的桥式三相逆变主电路是逆变器的核心电路，目前大部分逆变器采用IGBT和IPM作为开关器件。IGBT是MOSFET和GTR复合的产物，具有GTR的导通特性和MOSFET的驱动特性，驱动简单、功率小，开关频率高，通态压降低、损耗功率小。IPM是一种智能型模块，是把IGBT的驱动电路、保护电路及部分接口电路和功率电路集成于一体的功率器件。35KVA等级的DC600V逆变器一般采用1200V/300A的模块，IGBT和IPM分为单单元和双单元，所谓双单元是指一个模块上包含上下桥臂的两个IGBT（或IPM）。6只单单元器件或3只双单元模块可构成三相逆变器的主电路。 四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成 5．交流滤波电路 由L1～L3和C1～C3组成，主要是将逆变器输出的PWM波变成准正弦波。早期的逆变器输出波形PWM波，谐波含量高，很多负载无法适应。根据铁道部新的技术条件要求，25T客车使用的逆变器输出为正弦波。由于驱动和保护技术的不断完善，使逆变器的调制频率提高，最高可达到6k～8k，因而滤波电感和电容的体积并不太大。 1）T1、T2时间内，V1、V4同时导通，U为+，V为-，uUV为+且Um=Ud。 2）T4、T5时间内，V2、V3同时导通，U为-，V为+，uUV为-且Um=-Ud。 3）T3、T4时间内，V3、V6同时导通，V为+，W为-，uVW为+且Um=Ud。 4）T6、T1时间内，V4、V5同时导通，V为-，W为+，uVW为-且Um=-Ud。 5）T5、T6时间内，V5、V2同时导通，W为+，U为-，uWU为+且Um=Ud。 6）T2、T3时间内，V1、V6同时导通，W为-，U为+，uWU为-且Um=-Ud。 （二）主电路的工作原理 （三）逆变器的保护功能 1．过压保护 输入电源、电动机的突然停止和线路感抗等是引起逆变器过压的原因。对于输入电源的短时过压，逆变器