第4章晶闸管交流变换电路祥解.ppt

* 第四章 晶闸管交流变换电路 4.1 交－交变频器 4.2 交流调压电路 4.3 其他交流电力控制电路 概 述 交流-交流变流电路 一种形式的交流变成另一种形式交流的电路， 可改变相关的电压、电流、频率和相数等 交流电力控制电路 变频电路 只改变电压、电流或控制电路的通断，不改变频率 改变频率，大多不改变相数，也有改变相数的 交流调压电路——相位控制（或斩控式） 交流调功电路及交流无触点开关——通断控制， 交交变频电路 交直交变频电路 1.晶闸管交交变频电路 2.矩阵式变频电路， 先把交流整流成直流，再把直流逆变成另一种频率或可变频率的交流,间接变频电路。 4.1 交－交变频器 本节讲述：晶闸管交交变频电路，也称周波变流器 交-交变频器实际上是由晶闸管全控整流电路组合而成的交流电路，通过对各全控整流电路输出电压大小和方向的组合控制，使负载得到一个电压和频率可控的交流电。 广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实用的主要是三相输出交-交变频电路 单相交交变频电路原理图和输出电压波形 4.1.1单相交-交变频电路 一.电路构成和工作原理 1、电路构成 由P组和N组反并联的晶闸管 变流电路构成。 变流器P和N都是相控整流电 路。 2、工作原理 P组工作时，负载电流io为正 N组工作时，io为负 两组变流器按一定的频率交 替工作，负载就得到该频率 的交流电 改变两组变流器的切换频率， 就可改变输出频率wo 改变变流电路的控制角a，就 可以改变交流输出电压的幅值。 单相交交变频电路原理图和输出电压波形 单相交-交变频电路 为使uo波形接近正弦波，可按 正弦规律对a角进行调制 在半个周期内让P组a 角按正弦规律从90°减到0°或某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出 电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。另外半个周期可对N组 进行同样的控制。 uo由若干段电源电压拼接而成，在uo的一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波 2、工作原理 理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态 单相交交变频电路 二.变频器为阻感负载的工作状态 1、电路构成 以单相交－交变频器为例，研究带有阻感负载的工作特点：把交交变频电路理想化，忽略变流电路换相时uo的脉动分量，就可把电路等效成图所示的正弦波交流电源和二极管的串联。设负载阻抗角为j，则输出电流滞后输出电压j 角。 两组变流电路采取无环流工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。 a) 整流 逆变 阻断 图4-19 b) P N t t t t t 整流 逆变 阻断 O O O O O u o , i o u o i o t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 u o u P u N u o i P i N u P u N u o i o i N i P 理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态 变频器为阻感负载的工作状态 2、工作过程及波形分析 t1~t3期间：io正半周， 正组工作，反组被封锁 t1~ t2： uo和io均为正， 正组整流，输出功率为正 t2 ~ t3 ： uo反向， io仍为正， 正组逆变，输出功率为负 a) 整流 逆变 阻断 图4-19 b) P N t t t t t 整流 逆变 阻断 O O O O O u o , i o u o i o t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 u o u P u N u o i P i N u P u N u o i o i N i P 理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态 变频器为阻感负载的工作状态 2、工作过程及波形分析 t3 ~ t5期间： io负半周， 反组工作，正组被封锁 t3 ~ t4 ：uo和io均为负， 反组整流，输出功率为正 t4 ~ t5 ： uo反向， io仍为负， 反组逆变，输出功率为负 小结： 哪一组工作由io方向决定， 与uo极性无关 工作在整流还是逆变，则根据uo 方向与io方向是否相同来确定。 a) 整流 逆变 阻断 图4-19 b) P N t t t t t 整流 逆变 阻断 O O O O O u o , i o u o i o t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 u o u P u N u o i P i N u P u N u o i o i N i P 单相交-交变频电路 单相交交变频电路输出电压和电流波形 三. 实际工作波形 考虑无环流工作方式下io过零的死区时间，一周期可分为6段： 第1段io 0， uo 0，反组逆变 第2段电流过零，为无环流死区 第3段io 0， uo 0，正组整流 第4段io 0， uo 0，正组逆变 第5段又是无