什么是电流源逆变器:工作原理及其应用

逆变器用于将直流电源转换为交流电源。电压源逆变器(VSI)和电流源逆变器电压源逆变器(CSI)是两种逆变器，电压源逆变器和电流源逆变器的主要区别是输出电压在VSI中是恒定的，而输入电流在CSI中是恒定的。CSI是一个恒定电流源，为输入端提供交流，它也被称为直流链变换器，其中负载电流是恒定的。本文讨论了电流源逆变器。

什么是电流源逆变器?

电流源逆变器又称电流馈源逆变器，它将输入直流转换为交流，输出可以是三相或单相。根据电流源的定义，理想的电流源是电流恒定且不受电压影响的电流源。

电流源逆变器控制

电压源与具有大值的串联连接（L_D.)，这就把电路命名为电流源。电流源逆变器馈入感应电机驱动的电路图如下图所示。

电路由六个二极管组成（D.₁D₂D_3.D_4.D_5.D_6.)，六个电容器(C₁C₂C_3.C_4.C_5.C_6.）， 六晶闸管(T₁T₂T_3.T_4.T_5.T_6.)，其相位差固定为60^0.．逆变器输出端连接感应电动机．对于给定的速度，转矩是通过改变直流链电流I来控制的_D.并且可以通过改变V来改变该电流_D.．两个开关在同一滞后状态下的导通不会因为电感L值大而导致电流的突然上升_D.．

电流源逆变器馈电感应电机驱动的配置取决于电源如下图所示。

当源在直流源可用时，用斩波器来改变电流。当电源可用在交流电源，然后有完全控制整流器，以改变输出电流。

闭环滑移控制CSI驱动器再生吠

电机的参考转速误差(∆ω_m）给出了通常VI控制器的速度控制器，并且VI控制器的输出是给予滑动调节器的滑动速度，这是调节速度所需的。滑动速度给出通量控制，并且该输出是参考电流i_D.^*必须控制。滑动速度（Ω_女士)和实际速度(ω_m)，将得到同步速度，从同步速度我们可以确定频率。

频率命令是给CSI的，因为逆变器非常有能力控制频率。我们可以通过改变输入电流来控制CSI的输出。参考电流(I_D.^*)和实际电流(I_D.)，得到当前(∆I)的误差_D.）.电流的误差是给控制直流链电流的电流控制器的基于直流链电流，我们可以控制α，这个α会决定电压，根据电压，你可以决定电流会改变多少。这是闭环滑控CSI驱动器与再生制动。这是一个带再生制动的闭环滑控CSI驱动器的操作，其电路图如下图所示。

CSI Fed驱动器的主要优点是，它比电压源逆变器馈电驱动器更可靠，缺点是，它具有较低的速度范围，较慢的动态响应，驱动器始终处于闭环状态，它不适合多-Motor驱动器。

带r负载的电流源逆变器

带r负载的电流源逆变器电路图如下图所示。

电路由四个晶闸管开关组成（T₁T₂T_3.T_4.）， 一世_S.是恒定的输入源电流，你可以看到没有任何反并联二极管连接。恒流由电感大的电压源串联提供。我们知道电感的性质，它不允许电流的突然变化，所以当我们用大电感连接电压源时，它产生的电流肯定是恒定的。具有电阻性负载的电流源逆变器的基本损耗因数等于1。

具有R负载电流源逆变器的参数

如果我们触发T₁和T₂从0到T/2，则输出电流和输出电压表示为

一世_0.=我_S.> 0

V._0.=我_0.R.

如果我们触发T_3.和T_4.从T/2到T，则输出电流和输出电压表示为

一世_0.= -i._S.> 0

V._0.=我_0.R < 0

带r负载的电流源逆变器输出波形如下图所示

在电阻性负载的情况下，需要强制换向。从0到T/2, T₁和T₂正在进行，从t / 2到t，t_3.＆T._4.正在进行。所以每个开关的导通角等于ᴨ，每个开关的导通时间等于T/2。

电阻负载的输入电压表示为

V._在= V_0.(从0到T/2)

V._在= -V._0.(从T/2到T)

CSI电阻负载的RMS输出电流和RMS输出电压表示为

一世_{0 (RMS)}=我_S.

V._{0 (RMS)}=我_{0 (RMS)}R.

具有电阻负载的CSI的平均值和RMS晶闸管电流

一世_{T（平均值）}=我_S.／2

一世_{T (RMS)}=我_S./√2

带有电阻性负载的CSI的输出电流和输出电压的傅里叶级数为

RMS输出电流的基本组件是

一世_{01 (RMS)}=2√2/ᴨ* i_S.

具有R负载的电流源逆变器的失真因子是

g =2√2/ᴨ

总谐波失真表示为

THD = 48.43％

平均和rms晶闸管电流的基本组件是

一世_T01（AVG）=我_{01 (max)}/ᴨ

一世_T01（RMS）=我_{01 (max)}/ 2.

通过负载的基本功率表示为

V._{01 (RMS)}*我_{01 (RMS)}*cosφ₁

负载的总功率表示为

一世_{0 (RMS)}²R = V_{0 (RMS)}²/ R.

输入电压V_在总是正的，因为电源总是从电源传递到负载。

电流源逆变器电容负载或c负载

电流源逆变器容性负载电路图如下图所示

在从O到T / 2，T的波形中₁和T₂，输出电流为I_0.=我_S.．与T / 2相似，T._3.和T_4.，输出电流为I_0.= -i._S.．所以负载电流波形不取决于负载。CSI逆变器的输出波形与C载荷如下图所示。

输出电流波形的积分将得到输出电压。如果输出电流是交流的，那么输出电压肯定是交流的。在电路图中，采用纯电容负载，因此电流超前电压90^0.

一世_0.=我_C= C DV._0./ dt

V._0.（t）= 1 / c∫i_C（t）dt = 1 / c∫i_0.DT.

c负载的输入电压为

V._在= V_0.(从0到T/2)

V._在= -V._0.(从T/2到T)

输出电压是正的T.₁和T₂从0到π,当T._3.和T_4.然后默认从π到3π/ 2。默认情况下T.₁和T₂由于正电压负载而发生反向偏置，这意味着在这种情况下，可以进行自然换向或负载换向，意味着我们不需要放置外部电路或外部换向电路，以关闭晶闸管T₁和T_2。我们需要在可能的自然换向时找到电路转盘。电路转盘时间表示为

ω_0.T._C=ᴨ/ 2

T._C=ᴨ/2Ω_0.

c负载电流源逆变器参数

晶闸管的平均电流和均方根电流表示为

一世_{T（平均值）}=我_S.／2

一世_{T (RMS)}=我_S./√2

电容负载的输出电流和输出电压的傅里叶级数为

CSI具有C载荷的基本耗散因子等于零。

输出功率的基本组件表示为

P._01.= V_{01 (RMS)}一世_{01 (RMS)}Cosφ.₁= 0

平均和rms晶闸管电流的基本组件是

一世_T01（AVG）=我_{01 (max)}/ᴨ和我_T01（RMS）=我_{01 (max)}/ 2.

最大输出电压为

V._{0 (max)}=我_S.T / 4C.

输入电压的RMS值是

V._在(RMS)= V_{o (max)}/√3

这些是电流逆变器具有电容负载的参数。

应用程序

电流源逆变器的应用是

• UPS单位
• 类似等离子体发电机
• 交流电机驱动器
• 开关设备
• 用于泵和风扇的感应电动机

优势

电流源逆变器的优点是

• 不需要反馈二极管
• 换向很简单

缺点

电流逆变器的缺点是

• 它需要一个额外的转换级
• 在轻量负荷时，它具有稳定性问题和性能缓慢

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