晶闸管相控整流电路的特点是其输出电压值连续可调,通过调节晶闸管的导通角, 可以实现系统的功率调节;缺点是当导通角很小时,即在深调压的场合下,其输出电流 尖峰值很高,功率因数较低,谐波分量很高、EMI很大。晶闸管相控整流电路一般应用在早期的感应加热系统中。
采用SPWM整流可获得单位功率因数和正弦化输入电流。与传统的整流器相比, SPWM.SMR对电容、电感这类无源滤波器件大大减少。SPWM整流拓扑结构可分为电 流型和电压型两大类,目前应用较多的电压型高频SPWM整流器,可以实现能量的双 向传输,并使输入电流波形跟踪输入电压波形,实现较高的功率因数。SPWM整流器由于对直流侧的电压利用率较低,故为了实现网侧高功率因数,需显著提高直流母线电压,通常直流母线上的电压会达到800V~1000V左右,进而造成整流桥与逆变桥功率器件的电压应力,增加了系统的成本;由于整流器的开关器件均处于硬开关状态,故其通态损耗也很大,使系统的效率降低。
3.2逆变部分
逆变器部分的基本功能是通过功率半导体开关有规律的切换,在负载侧得到一定频 率的交流电输出,其频率由逆变电路的开关动作频率决定。固态感应加热电源运行过程中需要消耗大量的无功功率,因此必须对负载进行一定的补偿,根据补偿电容与感应线圈的联接方式的不同,逆变器主要可以分为并联型和串联型两种。这两种逆变器各有各的特点,适用于不同场合。
从电路原理来看,电压型逆变器和电流型逆变器在电路拓扑,各电量的波形还有电 路参数方面都存在对偶关系,理解和掌握它们的对偶关系有助于分析和比较两种逆变电路的工作原理以及J下确可靠地设计保护电路。
串联逆变和并联逆变所用的振荡线路不同,前者是用L、R和C串联振荡,后者是L、R和C并联振荡,所以决定了二者之间存在着以下主要差别:
(1)串联谐振逆变器的负载电路对电源呈现低阻抗,要求由电压源供电。因此,经整流和滤波的直流电源术端,必须并接大的滤波电容器。当逆变失败时,浪涌电流大,保护困难。
并联谐振逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗,要求由电流源供电,需在直流电源末端串接大电抗器。但在逆变失败时。由于电流受大电抗限制,冲击不大,较易保护。
(2)串联谐振逆变器的输入电压恒定,输出电压为矩形波,输出电流近似正弦波,换流是在开关管上电流过零以后进行,因而电流总是超前电压缈角。
并联谐振逆变器的输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为矩形波,换流 是在谐振电容器上电压过零以前进行,负载电流也总是超前电压伊角。这就是说,两者都是工作在容性负载状态。
(3)串联谐振逆变器的功率调节方式有二:改变直流母线电源电压玑或改变开关管的触发频率,即改变负载功率因数cosφ,并联谐振逆变器的功率调节方式,一般只能是改变直流母线电源电压,改变cosφ虽然也能使逆变器输出电压和功率变化,但所允许调节范围小。