晶闸管交流变换电路.ppt

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 * * 第四章 晶闸管交流变换电路 第一节 交－交变频器 第二节 交流调压电路 图4-1 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。 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 图4-19 理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态 4.1.1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4-19a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。 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 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。 4.1.1单相交交变频电路 图4-20 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段又是无环流死区 第6段io 0， uo 0，为反组整流 当uo和io的相位差小于90°时， 一周期内电网向负载提供能量 的平均值为正，电动机工作在 电动状态； 当二者相位差大于90°时，一 周期内电网向负载提供能量的 平均值为负，电网吸收能量， 电动机为发电状态。 4.1.2三相交交变频电路 交交变频电路主要应用于大功率交流电机调速系统， 通常使用的是三相交交变频电路。 三相交交变频电路由三组输出电压相位各差120°的 单相交交变频电路组成。 按照电路接线方式 的不同，分为： 输出星形联结方式 公共交流母线进线方式 4.1.2三相交交变频电路 图4-24 公共交流母线进线三相交交变频电路（简图） 一.公共交流母线进线方式 由三组彼此独立的、输出电压相位相互 错开120°的单相交交变频电路构成。 电路特点： 电源进线通过进线电抗器接在公共的 交流母线上 因为电源进线端公用，所以三组的 输出端必须隔离。为此，交流电动机 的三个绕组必须拆开。 主要用于中等容量的交流调速系统中 4.1.2三相交交变频电路 二.输出星形联结方式 a) b) 图4-25 输出星形联结方式 三相交交变频电路 a）简图 b）详图 电路特点： 三组的输出端是星形联结，电动机的三个绕组 也是星形联结。 电动机中点不和变频器中点接在一起，电动机 只引出三根线即可。 因为三组的输出联接在一起，其电源进线必须 隔离，因此分别用三个变压器供电。 由于输出端中点不和负载中点相联接，所以在 构成三相变频电路的六组桥式电路中，至少要 有不同输出相的两组桥中的四个晶闸管同时导 通才能构成回路，形成电流。 和整流电路一样，同一组桥内