第3章 逆变电路及应用.ppt

图3-28 用PWM电压等效正弦电压 2． 单极性PWM控制方式 图3-29 单相桥式PWM逆变电路 图3-30 单极性PWM控制方式 图3-17 绕线式电动机串级调速电路图 　　控制电路硅整流二极管VD1～VD6组成三相不可控桥式整流电路，晶闸管VT1～VT6组成三相可控桥式有源逆变电路。电动机转子回路接整流电路。  　　硅整流二极管把异步电动机在不同转速下感应出的转差频率电势sE20整流成直流电压Ud，Ud的大小为 （3-4） 式中: s－异步电动机的转差率， 　　　　（n0和n分别为电动机的同步转速和实际转速）；  　　E20——异步电动机转子开路时的线电压有效值。 　　这一直流电源Ud作为逆变电路的附加反电动势，通过晶闸管逆变电路逆变成交流电，再经逆变变压器TI反送给电网。 若忽略转子回路电阻，当电动机稳速运行时，逆变回路的逆变电压Udβ应与整流电路输出电压Ud大小相等、方向相反，即 　 （3-5） 式中: U2l——逆变变压器次级线电压有效值。 3.2 无源逆变 3.2.1 变频器的分类和换流方式 　　1． 分类 　　1） 交-交变频器 　　如图3-18(a)所示，交-交变频器由正、反两组反并联的变流器组成，可使两组变流装置轮流导通，从而在负载上获得交变的输出电压uo，其波形如图3-18(b)所示。 uo的大小可以通过改变变流器的控制角α来调节，uo的频率则由正、反两组变流器轮流导通的切换频率决定。 图3-18 交-交变频器 　　2） 交-直-交变频器 　　如图3-19(a)所示，交-直-交变频器由整流器和逆变器组成，可使两对晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3轮流切换导通，从而在负载上得到交变的输出电压uo，其波形如图3-19(b)所示。uo的大小可通过改变直流电压Ud调节，uo的频率决定于两对晶闸管的切换频率。 图3-19 交-直-交变频器 　　2． 换流方式 　　在变频器中，按需要时刻将导通的晶闸管关断，使电流换到另一个需要导通的晶闸管去，我们称之为“换流”。晶闸管阳极电流降到零时，若要恢复正向阻断能力，则还需要一段关断时间，因此，通过在晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压的方法来实现管子的关断。管子所加反向电压的时间必须大于管子的关断时间，才能保证换流的正常实现。常用的换流方法有以下三种：  　　1） 电网电压换流 　　在交-交变频器中，利用电网电压过零变负的特点实现导通晶闸管的关断，电路简单，但仅适用于交流电网供电的电路。 　　2） 负载换流 　　在直流供电的负载回路中，利用电阻、电感和电容形成的振荡特性，使负载电流超前于电压的时间t0大于晶闸管的关断时间tq，便能保证晶闸管可靠地关断。由于t0是随负载与频率变换的，因此这种换流方式只适用于负载及频率变化不大的场合。  　　3） 强迫换流 　　利用专门的换流电路使晶闸管在任何需要的时刻关断，称为强迫换流。换流电路是利用换流电容储存的能量，在换流时刻产生一个短暂的脉冲，迫使原来导通的晶闸管电流下降到零， 再加一段时间的反向电压，便可保证晶闸管可靠地关断。 强迫换流的原理及波形如图3－20(a)、 (b)所示。 图3-20 强迫换流的原理及波形 　　强迫换流多用于斩波器及逆变器中，可使输出频率不受电源频率的限制，但需要附加庞大的换流装置，同时还要增加晶闸管的电压、电流定额，对晶闸管的动态特性要求也高。 如果采用全控开关元件，则可省去换流电路，从而使电路简化、 装置的体积减小、重量减轻。下面我们以全控器件为例介绍几种常见的逆变器。 3.2.2 电压型逆变电路 　　1． 电压型单相半桥逆变电路 　　电压型单相半桥逆变电路如图3-21(a)所示，直流侧接有互相串联的两个大电容C1和C2，满足C1=C2，主要起缓冲无功能量的作用。半桥逆变电路由两个导电桥臂组成，每个导电桥臂由一个全控器件和反向并联的二极管构成。负载接在两个电容的连接点和两个桥臂的连接点之间，负载为感性负载。 图3-21 电压型单相半桥逆变电路 (a) 电路图； (b) 输出波形 　　该电路的工作原理：  　　设V1和V2的基极信号在一个周期内各有半周正偏、半周反偏， 且两者互补。假设t2时刻以前，V1导通、V2截止，则负载端电压uo=Ud/2。  　　在t2时刻，给V1加关断信号，给V2加导通信号，电感作用的结果是电流不能发生突变，从而使得VD2导通续流，负载端电压uo=-Ud/2，回路电流慢慢减小。 　　在t3时刻，io降为零，VD2截止，V2导通，负载端电压uo=-Ud/2。  　　在t4时刻，给V2加关断信号，V1加导通信号，此时VD1导通， 负载端电压uo=Ud/2。 　　在t5时刻，io降为零，VD1截止，V1导通，负载