第3章变频技术.pptVIP

变频器原理与应用; 第3章 变频技术; 在交流电动机的变频调速控制中，为了保持额定磁通基本不变，在调节定子频率时必须同时改变定子的电压。因此，必须配备变压变频装置。 这种静止式的变压变频装置统称为变频器，它的核心部分就是变频电路。; 交—直—交变频器是先把恒压恒频的交流电经整流器先整流成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变交流电的间接型变频电路，它已被广泛地应用在交流电动机的变频调速中。;3.1.1 交—直—交变频技术的原理 交—直—交变频电路结构框图如图3-1所示。; 按照不同的控制方式，交—直—交变频电路可分成可控整流器调压、逆变器调频，不可控整流器整流、斩波器调压、逆变器调频，不可控整流器整流、PWM（脉宽调制）逆变器调频三种控制方式如图3-2所示。;图3-2 交—直—交变频器的三种控制方式; 根据中间直流环节采用滤波器的不同，变频电路又分为电压型变频电路和电流型变频电路，如图3-3所示。其中，Ud为整流器的输出电压平均值。;3.1.2 电压型变频技术; （3）当交流侧为电电感性负载时需要提供无功功率，直流侧电容是缓冲负载无功能量的储能元件。为了给交流侧向直流侧反馈的能量提供通道，各臂都并联了续流二极管。 （4）逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故传送功率的脉动是由直流电流的脉动来体现的。; 2.电压型逆变电路的基本电路 交—直—交电压型变频电路不仅被广泛地应用于电力拖动调速系统中，而且也被普遍用于高精度稳频稳压电源和不间断电源。最简单的电压型变频器由可控整流电路和电压型逆变电路组成，用可控整流电路调压，逆变电路调频，如图3-4所示。 ;图3-4 三相电压型变频器的基本电路; 在三相电压型逆变电路中，应用最广的是三相桥式逆变电路。采用功率晶体管作为可控元件的电压型三相桥式逆变电路如图3-5所示。 ; 当负载电动机由电动状态转入制动运行时，电动机变为发电状态，其能量通过逆变电路中的反馈二极管流人直流中间电路，使直流电压升高而产生过电压，这种过电压称为泵升电压。 从图3-4中可以看出，由于整流电路输出的电压和电流极性都不能改变，因此功率只能从交流电网输送到直流中间电路，进而再向交流电动机传输功率，反之则不行。 ;图3-6 带泵升电压限制电路的变频电路; 如图3-7所示为可再生制动的变频电路，此时，Ud的极性仍然不变，但Id可以借助于反并联三相桥(工作在有源逆变状态)改变方向使再生电能反馈到交流电网。; 3.电压型逆变电路输出电压的调节 调节电压型逆变电路输出电压的方式有三种，即调节直流侧电压、移相调压和脉宽调制调压。 1）调节直流侧电压 （1）采用可控整流器整流，通过对触发脉冲的相位控制直接得到可调直流电压，见图3-2（a）。 （2）采用二极管整流桥不可控整流，在直流环节增加斩波器，以实现调压，见图3-2（b）。;图3-8 单相桥式逆变电路及其波形; 3）脉宽调制调压 脉宽调制控制方式是把逆变电路输出波形半个周期内的脉冲分割成多个，通过对每个脉冲的宽度进行控制，来控制输出电压并改善波形。脉宽调制是一种非常重要的控制方式，获得了广泛的应用。;3.1.3 电流型变频技术 1.电流型逆变电路的主要特点 电流型逆变电路的主要特点有： （1）直流侧串联大电感滤波，由于电感的限流作用，直流电流波形平直基本无脉动，相当于电流源，直流回路呈现高阻抗。 （2）因为各开关器件主要起改变直流电流流通路径的作用，故交流侧电流为矩形波，与负载性质无关，而输出的交流电压波形和相位因负载的变化而变化，其波形常接近正弦波。; （3）直流侧电感是缓冲负载无功能量的储能元件，因电流不能反向，故可控器件不必反并联二极管。 （4）逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，由于直流电流无脉动，故传送功率的脉动是由直流电压的脉动来体现的。 （5）当用于交—直—交变频电路且负载为电动机时，若交-直变换为可控整流，可方便地实现再生回馈制动，不需要另加一套逆变电路。; 2.电流型逆变电路的基本电路 三相电流型逆变电路的基本电路如图3-9所示。 ; 常见的电流型逆变电路主要有单相桥式和三相桥式逆变电路。如图3-10所示为电流型单相桥式逆变电路的一个例子。;