第四章交流变换电路1.pptVIP

第四章 晶闸管交流变换电路 本章要点 交-交变频器的基本结构 交-交变频器的电压控制 交-交变频器在滞后负载时的工作状态 交流调压器的基本结构 交流调功器 交-交变频器 晶闸管交-交变频电路，也称周波变换器 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 交-交变频器的基本结构 由具有相同特征的两组晶闸管整流电路（正组整流器和反组整流器 ）反并联构成； 交-交变频器的基本结构 三相交－交变频器的主电路结构 交-交变频器的工作原理 正组整流器工作，反组整流器被封锁，负载端输出电压为上正下负； 负组整流器工作，正组整流器被封锁，负载端得到输出电压上负下正； 以低于电源的频率切换正反组整流器的工作状态,在负载端就可获得交变的输出电压； 改变两组变流器的切换频率，就可改变输出频率； 晶闸管的开通与关断必须采用无环流控制方式，防止两组晶闸管桥同时导通； 改变变流电路的控制角α，就可以改变交流输出电压的幅值。 哪组整流器电路工作是由输出电流决定，而与输出电压极性无关； 变流电路是工作在整流状态还是逆变状态，则是由输出电压方向和输出电流方向的异同决定； 交-交变频器输出电压波形控制 1.方波输出交-交变频器 在变频器工作与稳态时，各变流器控制角相同，输出电压每半个周期的平均值为常量，可视为输出电压为正负交变的方波电压。这种方式的优点是控制简单，缺点是负载电压中谐波含量较大。 2.梯形波输出交-交变频器 负载电压波形在半周期内按时间等分为三段：第一段，使输出电压平均值从0线性上升到Ud；第二段，输出电压平均值为Ud ，控制角为一定值；第三段，使输出电压平均值从Ud线性下降到0。变频器的输出电压可视为正负交变的梯形波。梯形波控制方式可以使输出电压接近于正弦波，减小输出电压的谐波成分。 交-交变频器输出电压波形控制 3.余弦交点法 设Ud0为α = 0时整流电路的理想空载电压，则有： uo= Ud0 cos α (4-1) 希望输出的正弦波电压为 uo= Uom cosω0t (4-2) 比较式（4-1）与（4-2），则有 (4-3)式 为求控制角α的基本公式 γ称为输出电压比 余弦交点法图解 线电压uAB、 uAC 、 uBC 、 uBA 、 uCA和uCB依次用u1-u6表示； 相邻两个线电压的交点对应于α=0； u1-u6所对应的同步信号分别用us1-us6表示 ； us1-us6比相应的u1-u6超前30°， us1-us6的最大值和相应线电压α =0的时刻对应； α =0为零时刻，则us1-us6为余弦信号； 各晶闸管触发时刻由相应的同步电压us1-us6的下降段和输出电压uo的交点来决定； 余弦交点法图解 不同γ时，在u0一周期内，α随变化的情况如右图，图中 γ 较小，即输出电压较低时， α只在离90°很近的范围内变化，电路的输入功率因数非常低； 变频器为滞后负载的工作状态 对于电感性负载，输出电压超前电流。一个周期可以分为五种工作状态，六个阶段 。 变频器为滞后负载的工作状态 第一阶段：输出电压过零， u0为正，i00，反组整流器工作在有源逆变状态，正组整流器被封锁； 第二阶段：电流过零。为无环流死区，正、反组均封锁； 第三阶段：i00， u00。正组整流器工作在整流状态，反组整流器被封锁； 第四阶段：i00， u00。正组整流器工作有源逆变状态，反组整流器仍被封锁； 第五阶段：电流为零，为无环流死区，正、反组均封锁； 第六阶段：i00, u00，反组整流器工作在整流状态，正组整流器被封锁； 交-交变频器的优缺点 优点 不经过直-交逆变环节，减少了换流损耗，变流效率高。 电网自然换流，工作可靠性高。 可实现整流和逆变两种工作状态，由其供电的电力拖动系统可实现四象限运行。 缺点 输出电压的最高频率受电源频率的限制，一般不能超过电源频率的1/2。而且输出电压波形随频率升高而变坏，所以一般只在低速、大容量的电力拖动系统中应用。 功率因数低，输出电压的频率降低时功率因数随之降低。 控制电路复杂，但随着计算机控制技术的成熟，采用全数字化的交-交变频器的控制电路已得到应用。 相控式交流调压器主电路 交流调压电路是用来变换交流电压幅值（或有效值）的电路。 两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，控制晶闸管就可控制交流电力。 相控调压器电阻性负载 工作原理（参见下页图） 1）电源正半周：晶闸管VT1承受正向电压