《电力电子》 ２００７ 年 １ 期

48  |  Power Electronics

Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ （ 小容量） 、Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ （ 中、小容量） 、Ｇ Ｔ Ｏ 、Ｉ Ｇ Ｃ Ｔ 、

Ｉ Ｅ Ｇ Ｔ （ 大、中容量） 等。受到开关器件额定电压和电流的

限制，对于特大容量电机的变压变频调速仍只好采用半控

型的晶闸管（ＳＣＲ），即用可控整流器调压和逆变器调频的

交 － 直 － 交变压变频器，见图 ２ － ３ 。

（２）　交 － 交变压变频器

交 － 交变压变频器的结构如图 ２－４ 所示，它只有一个

变换环节，把恒压恒频（ Ｃ Ｖ Ｃ Ｆ ） 的交流电源直接变换成

Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ 的输出，因此又称直接式变压变频器。有时为了

突出其变频功能，也称作周波变换器（Ｃｙｃｌｏｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）。

常用的交 － 交变压变频器输出的每一相都是一个由

正、反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路，也

就是说，每一相都相当于一套直流可逆调速系统的反并联

可逆线路（ 图 ２ － ５ ａ ） 。正、反两组按一定周期相互切换，

在负载上就获得交变的输出电压 ｕ ０ ，ｕ ０ 的幅值决定于各

组可控整流装置的控制角α，ｕ ０ 的频率决定于正、反两

组整流装置的切换频率。如果控制角α一直不变，则输

出平均电压是方波，如图 ２ － ５ ｂ 所示。要获得正弦波输

出，就必须在每一组整流装置导通期间不断改变其控制

角，例如，在正向组导通的半个周期中，使控制角α由

π／２（对应于平均电压ｕ０＝０）逐渐减小到０（对应于ｕ０最大），

然后再逐渐增加到π ／２（ｕ０ 再变为 ０），如图 ２－６ 所示。当

α角按正弦规律变化时，半周中的平均输出电压即为图中

虚线所示的正弦波。对反向组负半周的控制也是这样。

交 － 交变压变频器虽然在结构上只有一个变换环节，

省去了中间直流环节，看似简单，但所用的器件数量却

很多，总体设备相当庞大。不过这些设备都是直流调速

系统中常用的可逆整流装置，在技术上和制造工艺上都很

成 熟 。

这类交 － 交变频器的其它缺点是：输入功率因数较低，

谐波电流含量大，频谱复杂，因此须配置滤波和无功补

偿设备。其最高输出频率不超过电网频率的 １ ／ ３ ~ １ ／ ２ ，

一般主要用于轧机主传动、球磨机、水泥回转窑等大容

量、低转速的调速系统。由这类变频器给低速电动机供

电进行直接传动时，可以省去庞大的齿轮减速箱。

近年来又出现了一种采用全控型开关器件的矩阵式

交 － 交变压变频器，采用 Ｐ Ｗ Ｍ 控制方式，输出电压和

输入电流的低次谐波都较小，输入功率因数可调，输出

频率不受限制，能量可双向流动，以获得四象限运行。

但当输出电压必须接近正弦波时，最大输出输入电压比一

般只有 ０ ． ８ ６ ６ ，现在已有电压比更高的研究成果。

２．１．２　　电压源型和电流源型逆变器

在交 － 直 － 交变压变频器中，按照中间直流环节直流

电源性质的不同，逆变器可以分成电压源型和电流源型两

类，两种类型的实际区别在于直流环节采用怎样的滤波

器。图 ２ － ７ 绘出了电压源型和电流源型逆变器的示意图。

在图 ２ － ７ ａ 中，直流环节采用大电容滤波，直流电压波形

比较平直，输出交流电压是矩形波或阶梯波，称为电压

源型逆变器（ＶＳＩ，Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒ），或简称

电压型逆变器。在图 ２ － ７ ｂ 中，直流环节采用大电感滤

知识讲座

Lectures

图 ２－３　　可控整流器调压、逆变器调频的交 － 直 － 交变压变频器

图 ２－４　　交 － 交（直接）变压变频器

ａ）每相可逆线路　　　　　　　　　　　　ｂ）方波型平均输出电压波形

图２－５　　　交－交变压变频器每一相的可逆线路及方波输出电压波形

图 ２－６　　　交 － 交变压变频器的单相正弦波输出电压波形

ａ）电压源型　　　　　　　　ｂ）电流源型

图２－７　　电压源型和电流源型逆变器示意图