什么是电流源逆变器：工作原理及其应用

逆变器用于将功率从直流转换为交流。电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI）是两种类型的逆变器，电压源逆变器和电流源逆变的主要区别在于VSI中的输出电压恒定，CSI中的输入电流恒定。CSI是一种向输入端提供交流电的恒流源，它也被称为负载电流恒定的直流链路转换器。本文讨论了电流源逆变器。

什么是电流源逆变器？

电流源逆变器也被称为电流馈送逆变器，它将输入的直流电转换为交流电，其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与电压无关的电流源。

电流源逆变器控制

电压源与大值的电感（L<sub>d)并将该电路命名为电流源。电流源逆变器供电的感应电动机驱动器的电路图如下图所示。

ding="async" class="size-full wp-image-39207" src="https://uploads.9icnet.com/images/aritcle/20230518/a-2.png" alt="Current Source Inverter Fed Induction Motor Drive" width="480" height="300" sizes="(max-width: 480px) 100vw, 480px">

电路由六个二极管（D_1.D_2.D_3.D_4.D_5.D_6.)，六个电容器（C_1.C_2.C_3.C_4.C_5.C_6.)，六个晶闸管（T_1.T_2.T_3.T_4.T_5.T_6.)它们以60的相位差固定⁰逆变器输出连接到感应电动机。对于给定的速度，通过改变直流链路电流I来控制转矩_d并且该电流可以通过改变V来改变_d在相同滞后中两个开关的导通不会由于电感L的大值的存在而导致电流的突然上升_d.

电流源逆变器馈电电感器电机驱动的配置取决于电源，如下图所示。

当直流电源可用时，斩波器用于改变电流。当交流电源可用时，使用完全控制的整流器来改变输出电流。

带再生Barking的闭环滑差控制CSI驱动器

电机的参考速度误差（∆ω_米)被提供给通常是VI控制器的速度控制器，并且VI控制器的输出是提供给调节速度所需的滑动调节器的滑动速度。滑差速度被提供给磁通控制，其输出是参考电流I_d^*必须加以控制。滑动速度（ω_太太)以及实际速度（ω_米)相加后会得到同步速度，从同步速度中我们可以确定频率。

频率命令被提供给CSI，因为逆变器非常能够控制频率。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)相加，将得到电流的误差（∆I_d). 电流的误差被提供给控制直流链路电流的电流控制器，根据直流链路电流，我们可以控制α，这个α将决定电压，根据这个电压，你可以确定电流将改变多少。这是带有再生制动的闭环滑差控制CSI驱动器。这是带有再生制动的闭环滑差控制CSI驱动器的操作，其电路图如下图所示。

CSI馈电驱动的主要优点是，它比电压源逆变器馈电驱动更可靠，缺点是，它的速度范围较低，动态响应较慢，驱动总是闭环运行，不适合多电机驱动。

带R负载的电流源逆变器

带R负载的电流源逆变器的电路图如下图所示。

该电路由四个晶闸管开关（T_1.T_2.T_3.T_4.)，我_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。恒定电流是通过连接具有大电感的串联电压源来提供的。我们知道电感的性质，它不允许电流突然变化，所以当我们连接具有大电感的电压源时，它两端产生的电流肯定是恒定的。具有电阻负载的电流源逆变器的基本耗散因子等于1。

带R负载的电流源逆变器的参数

如果我们触发T_1.和T_2.从0到T/2，则输出电流和输出电压表示为

我₀=我_S>0

五、₀=我₀R

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

我₀=-I_S>0

五、₀=我₀R<0

带R负载的电流源逆变器的输出波形如下图所示

在电阻负载的情况下，需要强制换向。从0到T/2，T_1.和T_2.导通并且从T/2到T，T_3.&吨_4.正在进行。因此，每个开关的导通角将等于ᴨ 并且每个开关的导通时间将等于T/2。

电阻负载的输入电压表示为

五、_在里面=伏₀（从0到T/2）

五、_在里面=-伏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

我_{0（均方根）}=我_S

五、_{0（均方根）}=我_{0（均方根）}R

具有电阻负载的CSI的平均和RMS晶闸管电流为

我_{T（平均值）}=我_S/2

我_{T（均方根）}=我_S/√2

具有电阻负载的CSI的输出电流和输出电压的傅立叶级数为

RMS输出电流的基本分量为

我_{01（均方根）}=2√2/ᴨ * 我_S

带R负载的电流源逆变器的失真系数为

g=2√2/ᴨ

总谐波失真表示为

THD=48.43%

晶闸管平均电流和均方根电流的基本分量为

我_{T01（平均值）}=我_{01（最大值）}/ ᴨ

我_{T01（均方根）}=我_{01（最大值）}/ 2

负载上的基本功率表示为

五、_{01（均方根）}*我_{01（均方根）}*余弦_1.

负载上的总功率表示为

我_{0（均方根）}^2.R=伏_{0（均方根）}^2./对

输入电压V_在里面总是正的，因为功率总是从电源输送到负载。

带电容性负载或C型负载的电流源逆变器

电流源逆变器电容负载的电路图如下图所示

在从o到T/2的波形中，T_1.和T_2.被触发，输出电流为I₀=我_S类似地，从T/2到T，T_3.和T_4.被触发，输出电流为I₀=-I_S.所以负载电流波形并不取决于负载。具有C负载的CSI逆变器的输出波形如下图所示。

输出电流波形的积分将给出输出电压。如果输出电流是交流电，那么输出电压肯定是交流电。在电路图中，采用纯电容性负载，因此电流比电压领先90⁰

我₀=我_C=C dV₀/数据传输时间

五、₀（t） =1/CŞI_C（t） dt=1/CŞI₀数据传输时间

C型负载的输入电压为

五、_在里面=伏₀（从0到T/2） 

五、_在里面=-伏₀（从T/2到T）

当T_1.和T_2.正在从0传导到π和何时T_3.和T_4.从π传导到3π/2，则默认情况下T_1.和T_2.由于正电压负载而进入反向偏置，这意味着在这种情况下，自然换向或负载换向是可能的，意味着我们不需要放置外部电路或外部换向电路来关闭晶闸管t_1.和T_2.当自然换向成为可能时，我们需要找到电路关断时间。电路关断时间表示为

ω₀吨_c=ᴨ/2.

吨_c=ᴨ/2 ω₀

C型负载电流源逆变器的参数

晶闸管平均电流和均方根电流表示为

我_{T（平均值）}=我_S/2

我_{T（均方根）}=我_S/√2

电容性负载的输出电流和输出电压的傅立叶级数为

具有C负载的CSI的基本耗散因子等于零。

输出功率的基本分量表示为

P₀₁=伏_{01（均方根）}我_{01（均方根）}余弦_1.=0

晶闸管平均电流和均方根电流的基本分量为

我_{T01（平均值）}=我_{01（最大值）}/ ᴨ 和我_{T01（均方根）}=我_{01（最大值）}/ 2

最大输出电压为

五、_{0（最大值）}=我_S吨/4C

输入电压的RMS值为

五、_{单位（RMS）}=伏_{o（最大值）}/ √3

这些是具有电容性负载的电流源逆变器的参数。

应用

电流源逆变器的应用有

• 不间断电源装置
• 低温等离子体发生器
• 交流电机驱动
• 开关设备
• 泵和风扇用感应电动机

优势

电流源逆变器的优点是

• 不需要反馈二极管
• 通勤很简单

缺点

电流源逆变器的缺点是

• 它需要一个额外的转换器级
• 在轻负载情况下，它存在稳定性问题和性能迟缓

因此，这一切都是关于电流源逆变器、电流源逆变器控制、带再生制动的闭环滑差控制CSI驱动、带R负载的电流源逆变器的概述，并讨论了应用、优点和缺点。这里，有一个问题要问你，电流源逆变器的工作原理是什么？