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多種調功方式的分析比較

  根據逆變器的功率調節方式的不同，可以將串聯逆變器的功率調節方法分為兩種：

  (1) 直流調功：這種方法是通過調節輸入的直流電壓的幅值來調節輸出功率。直流側調功即在逆變器的直流電源側通過對逆變環節輸入電壓值的調節實現對逆變器輸出功率的調節。通常有兩類直流側調功方式：相控整流調功和直流斬波調功。

  ①相控整流調功方式：由六隻晶閘管組成三相全控橋整流電路如圖3.1所示。

  三相全控橋整流方式是通過控製構成全控整流橋的六隻晶閘管的通斷來調節直流部分的電壓，通過調節該輸出直流電壓來調節感應加熱電源輸出的功率。

  優點：直流調功的功率調節得範圍比較大，而且有比較高的線性度。

  缺點：對晶閘管移相角的調節會直接影響到網側功率因數，尤其在移相角比較大的情況下，電源的進線端輸入電流波形質量很差，因此網側功率因數很低，對電網會形成很大的汙染。三相全控整流調壓電路的電磁幹擾非常大，對周圍其它電氣設備以及自身的控製電路將產生很大幹擾。此外，相控整流在換流過程中還會使電網電壓變得不穩定，由於晶閘管整流換相時存在著固有延時，因此采用閉環係統調節時其響應的速度受到製約。

  ②直流斬波調功方式：整流由六個二極管實現不控整流，直流部分增加一個斬控電路，其原理圖如圖3.2所示。

  在斬控電路中通過調節開關器件的占空比改變供給逆變部分的直流電壓，從而改變係統的輸出功率，逆變器通過鎖相電路使負載工作在諧振或準諧振狀態。

優點：直流斬波調功采用不控整流，網側功率因數比較高。負載部分通過鎖相電路來跟隨負載的固有頻率使得逆變器工作在諧振或準諧振狀態，這樣逆變部分的開關損耗就可以降到很低。工作時負載功率因數角接近於零，對於在加熱過程中參數變化不大的工件來說通過檢測負載上的電壓或電流就能夠實現較為精確的功率調節，這在某些特殊要求的場合是很有優勢的。

缺點：設備複雜，控製環節增多，使整個控製係統結構複雜。由於斬控電路的加入，會影響到整機的效率和安全性。斬波器功率器件要工作在大電流開關狀態，對器件的要求高，損耗也大。

  (2) 逆變調功方式：這種方法可以通過調節輸出電壓的頻率來調節負載功率因數，也可以通過調節輸出電壓的有效值的大小(調節占空比)來實現功率調節，原理圖如圖3.3所示。

  逆變側調功即在逆變器側通過對逆變環節功率器件開通關斷的控製改變逆變器輸出電壓的參數從而實現對逆變器輸出功率的調節。常見的逆變調功方法主要有脈衝頻率調製法(PFM)、移相 PWM 調製法、脈衝密度調製法(PDM)、正弦脈寬調製法（SPWM），下麵分別進行介紹。采用逆變側調功方案，就可以在直流側采用不可控整流，簡化整流器控製電路，提高係統整體網側功率因數，同時逆變側功率調節的響應速度比采用直流側調節要快。由圖 3.3 可知，采用三相橋式不控整流電路，直流側僅采用一個電容濾波，逆變調功方案的主電路與直流調功方案的主電路相比要簡單，但是它增加了逆變環節控製的難度，尤其是增加了負載頻率跟蹤控製的難度。