电力电子技术第5章 晶闸管变频电路.pptVIP

由图可见，通过上述 6只开关有规律动作的结果，已经将直流电变换为三相对称的交流电。其中 * 图 5.11中三相串联电感式变频电路，只要让 6只晶闸管依照图 5.12中 6只开关的动作程序工作，自然会得到如图 5.13所示的波形。 * 图 5.13 变频器输出电压波形 * 二、三相异步电机变频调速原理 三相串联电感式变频电路曾广泛作为中、小功率异步电动机变频调速电源，尽管目前由于电力电子技术的发展，已经出现了许多性能更为优良的变频调速电源，但上述电路仍不失为一种基本电路所具有的基础价值，为了对该电路作进一步了解，以便更好学习并掌握目前种类繁多的交流电机变频调速装置。 * 为什么在异步电机调速的许多场合，需要保持电机的磁通恒定呢？从电机学的有关理论可知，异步电机定子绕组感应电势为 如果不考虑定子阻抗电压降，则感应电动势近似等于定子外加电压，即 * 为保持磁通 Ф 的恒定，由（5.12）式可知，必须使定子电压和频率的比值保持不变，即 先根据对电机调速范围的要求计算出相应的频率调整范围。由公式 * 第五节　交流-交流变频电路 交流-直流-交流变频电路，需经过两次电能的转换，一般效率较低，而交流-交流变频电路可以直接将固定频率的交流电能，变成频率可调的交流电能，免去了中间环节。由于电网电压是交变的，晶闸管的换流即可如可控整流电路采用电网换流的方式进行，从而省去强迫换流装置，使系统结构简化。 * 一、交流-交流变频电路的简单原理 交流-交流变频电路简单原理图如图 5.14所示，这是一个单相交流负载电路，它由两组晶闸管变流器组成，这样的变流器可以是三相零式或三相挢式结构。当使变流器Ⅰ工作在整流状态，变流器Ⅱ封锁时，负载 R 上的电压 u0 为下正上负；反之，如使变流器Ⅱ工作在整流状态，变流器Ⅰ封锁时，负载 R 上的电压 u0 则为上正下负，循环往复即可在负载 R 上获得交流电压，交流电压 u0 的频率就是两组变流器的切换频率，改变变流器Ⅰ和Ⅱ之间的切换频率即可改变u0 的频率。 * 二、方波型交流-交流变频电路 根据变频器输出电压波形的不同，交流-交流变频器可分为方波型及正弦波型两种。　　图 5.14所示即为对单相负载供电的方波型交流-交流变频器的主电路原理图。该电路实际上是由两组反并联的变流器组成，当Ⅰ组和Ⅱ组交替向负载供电时，在负载上就会获得如图5.15所示的电压波形。 * 图 5.14 交流-交流变频电路原理 图 5.15 输出电压波形 * 图 5.16 三相方波型交-交变频器 * 三相方波型交流-交流变频器的主电路如图 5.16所示。它的每一相均由两组反并联的三相零式整流电路组成。整流器Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ为正组；Ⅳ、Ⅵ、Ⅱ为反组。 * 5.17 变频器各组的导电次序 * 图 5.19 电流型交-交变频器晶闸管导通次序及电流波形 * 三、正弦波型交流-交流变频电路 在图 5.18所示的电流型交-交变频器中，其输出电压在每半周期中的平均值由于其控制角 α 是恒定的，所以该平均值是一个固定值，从而输出为方波。如果在半个周期中使导通组变频器的控制角 α 按一定规律变化，如图 5.20中由 α =π／2（A点）逐渐减小到 α =0（G 点），然后再逐渐由 α =0增加到 α =π／2，即控制角 α 在π／2～ 0之间有规律的变化，从而使变频器在半个周期中输出的电压平均从 0逐渐变到最大然后再减小到 0，获得按正弦规律变化的电压，其波形如图 5.20中虚线所示。 * 图 5.20 正弦型交-交变频器输出电压波形 * 图 5.21 正弦型交-交变频器负载电压及电流波形 * 第六节　新型电力电子器件简介 20世纪 60 ～ 70年代，电力电子技术主要以晶闸管为核心元件；随着技术发展的需要及半导体平面工艺的完善，20 世纪 70 年代以后相继出现了具有自关断能力的可关断晶闸管GTO）；具有适应高电压、大电流环境的大功率晶体管（GTR）；以及具有全控型功能的功率场效应管（POW ER MOSFET）等一批新型电力电子器件。由于上述新型器件的出现及应用，使电力电子技术进入了一个全新发展阶段，本节主要从变频技术的角度，对有关的新型器件的结构、特性及使用作一简单介绍。 * 一、可关断晶闸管（GTO） 可关断晶闸管是目前较理想的一种开关器件，它具有加门极正信号触发导通，门极为负信号触发时则关断的特性，简称 GTO。 * 图 5.22 GTO 结构、电气符号及等效电路图 * 阳极可关断电流的最大值 IATO，是表征其性能的一个重要参数，它同时也表示了 GTO 容量的大小，其值可表示为： 一般将 GTO 关断条件定为 * 也可以采用关断增益 βq 来表示 GTO 的关断能力。关断增益 βq 为最大可关断阳极电流IATO与门极负电流最大值 IGm之