5.3.1  电流源型逆变器

图5.36所示为两种类似形态的电流源型逆变器，即对直流电源E₁的输出通过大电感形成平滑的直流电流I_d，再由SDA将其对三相进行分配，提供给负载三相电流的装置。这种电路的特征是可变电压的直流电源^[16]、大电感以及具有反向耐压特性的开关器件，且属于电源切换型功率变换。这个电感是平滑电感，有时也被称为链接电感器。顺便说一下，由可变电压的直流电源和电感形成可变幅值的直流电流源CRS，在换路时开关器件一定被施加反向电压，所以有必要使用反向耐压（反向阻止）的SDA。图5.36a所示为使用晶闸管构成的三相可控桥式SDA-9。另一方面，图5.36b所示为使用GTO构成的桥式SDA-12的电路。以下将对此进行说明。

图5.36 电流源型逆变器的基本形式

1.三相晶闸管桥式电流源型逆变器

图5.36a所示的晶闸管桥式SDA-9组成的电流源型逆变器与6.2.5节中说明的可控整流电路的逆变动作过程没有什么不同，因此详细的动作过程将在6.2.5节进行说明，在此仅介绍相关要点。晶闸管是他励开关器件，本身没有电流关断能力，需利用外部电路条件来实现他励换流，根据图5.37来说明其换流过程。图5.37所示为负载三相端子的电压和电流波形，在输入侧存在大电感，电流幅值I_d保持一定值。在t=0时刻的不久之前，电流从晶闸管+Q_a流经负载，通过-Q_c返回电源。在这个时刻前后已经变为e_b<e_a的状态，在时刻t₁若开通+Q_b晶闸管，则流入A1端子的电流开始向具有更低电位e_b的b相负载流动，从而发生从a相到b相的换流。电位差（e_b-e_a）作为反向电压施加在+Q_a上，于是+Q_a被关断。由于该换流过程是由负载端的电压差来辅助完成的，所以将SDA-9的电路称为负载电压换流逆变器（load voltage commutatinginverter）^[17]。这种情况的SDA-9是典型的他励式逆变器，属于电源切换型功率变换。另外，在换流开始时刻t₁之前，A1-A2端子间电压为e_ac=e_a-e_c，但在换流之后变为了e_bc=e_b-e_c。然后，在相当于π/6的时间之后，在A2端子侧发生从c相向a相的换流，最终电流波形成为电气角度为120°的方波。

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图5.37 电流型逆变器的换流和120°导电方波的电流波形

总之，本例的场合中负载的端子电压对于换流必不可少，因此，只是可能适用于具有感应电压的负载场合。例如，同步电动机的驱动或者给三相电源提供功率的场合。

高压、大电流的晶闸管易于制造，所以SDA-9被应用于大容量同步电动机驱动和直流输电等逆变装置中。由于大电感值的电抗器连接在电路中，所以对发生在逆变器以后电路部分的短路故障具有易于保护的优点，但是，无法驱动感应电动机那样不产生感应电动势的设备。

2.三相GTO桥式电流源型逆变器

对于大容量感应电动机驱动的应用场合，采用具有反向耐压的GTO有很多好处，如图5.36b所示，它采用了SDA-12，与负载电压无关，它可以在任意时刻进行强制换流，但需要注意下面一些事项。

1）在切换电流时一定要先开通要换流的开关器件，以便确保成功换流；

2）由于是强制切断负载电流，所以在负载端子上有必要连接非常大的缓冲电容，用于吸收电路储存的能量。由于电流源型逆变器基本上输出方波电流，所以谐波含量会成问题。在电力系统的应用中采用滤波器进行处理（参考9.2.1节）。在电动机的驱动中，有采用IGBT和二极管串联构成具有反向耐压功能的开关器件来代替GTO进行应用的例子，基于PWM控制的方法也有报道^[18]。