项目三-4-四象限整流器与逆变器的工作原理[42页].pptVIP

1.四象限整流器和二极管整流器基本电路比较2.四象限整流器基本原理及其控制四象限整流器可以将交流转换成直流外，整流器的功率因数可控制到1.0的近似值，而且直流输出电压可以高于交流输入电压有效值。(1)功率因数控制为了使整流器的功率因数控制在1.0，必须采用控制的办法，让网侧电流接近于正弦波，并且使电网电压Us和电流Is同相。为控制Is与Us同相，串接在输入电路中电感Ls的电压ULS是一个很重要的参数，Is的相位角滞后ULS90度，ULS的幅值取决于Is与Ls。必须控制整流器输入端电压Uc与电源电压Us之间的相位，才能使Is与Us同相。(2)升压斩波器由于电感Ls的存在，且采用了PWM调制技术，因此四象限整流器实质上是一个升压斩波器。当IGBTQV（负半周为QU）在交流电源电压正半个周期内导通时，交流电源经由牵引变压器的内部感抗Ls形成短路，并且在Ls累积磁能。当IGBT关断时，蓄积在Ls内的磁能释放，流入直流电路的滤波电容FC中，直流电压Ud升高。IGBT重复以上这些操作，就可实现直流电压高于交流电压的幅值。（3）PWM整流器的导通和关断过程PWM控制技术的理论依据是冲量等效原理(大小、波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量即变量对时间的积分相等，其作用效果基本相同)。其实就是说，一个电路不管输入的脉冲是三角波、正弦波、还是方波，只要这些脉冲的面积相同，电路输出的信号就相同二、逆变器工作原理变压变频（VVVF）逆变器可以改变输出电压和输出频率，因此能够控制感应电机的旋转速度。上图（a）表明开关A和D闭合时的工作状态，而图（b）表明开关B和C闭合时的工作状态。该电路采用直流电源，操作这些开关可以将施加在负载上的电压反向，即通过操作这些开关，交流电压可以施加在负载上。这是直流一—交流转换的基本原理。三相逆变器开关换成半导体元件。根据表中模式1到6的的导通和关断过程，通过闭合／关断这些元件，可获得U、V和W相由电压E和0组成的矩形波，然后，每两个相之间则有线电压UV、VW、WU。由此，可获得120度相位差的3相交流电压。单相逆变器牵引变流器工作原理一、四象限整流器工作原理

二、逆变器工作原理交-直-交型电力机车，整流部分为四象限PWM整流器，具有高功率因数、低谐波含量、能量可以双向流动等优点。一、四象限整流器工作原理四象限整流器是一个交直流电力转换系统，它采用IGBT、将交流电转换成直流电，其特点如下：1.与二极管桥式整流电路相比，采用了可控元件IGBT元件与二极管反向并联。2.直流侧输出电压幅值大于交流侧输入电压幅值。3.在交流电路中即使有感性负载，功率因数也能控制到1.0。4.即使交流电电源电压或直流负载发生变化时，直流输出电压也能被控制在恒定状态。5.采用PWM控制技术。由于电路中有电感元件（如牵引变压器和电机）和电容元件（如滤波电容器），交流电源的功率因数不可能达到1.0。用整流器获得的直流电压UD不可能大于电源电压。PWM整流器PWM(PulseWidthModulated)即脉冲宽度调制。根据冲量等效原理可知，大小、波形不同的两个窄脉冲电压作用于L、R电路时，只要两个窄脉冲电压的冲量相等，它们所形成的电流相应就相同。这也即PWM控制技术的理论依据。一个正弦半波波形分成N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些波形宽度相等，都等于；但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，矩形脉冲和相应正弦部分面积(冲量)相等，而各脉冲的宽度是按正弦规律变化，就得到PWM。该PWM波形和正弦半波是等效的。两电平四象限整流器-除了CRH2、CRH380的交流传动机车都采用此结构三电平四象限整流器---CRH2、CRH380采用此结构HXD3没有2次谐波滤波电路，HXD1有2次谐波滤波电路可见，四象限整流器输出直流电以外，还有二次谐波电流环为预测电流计算方法，采用外推法计算得出电压环为PI调节器+-+-电源和电容向电感充电电源向电感充电电源和电容向电感充电电源向电感充电+-++--电源向电感充电+-+-电源和电感向电容充电电源向电感充电电源和电感向电容充电+-+-通过重复以上这些方式，PWM整流器可以使交流电的波形成为正弦曲线，能使直流电压高于交流电压并可以将功率因数控制在1.0。