变频器26.ppt

2.6 交—交变频器介绍 2.6.1 交—交变频器的基本工作原理 变频器的主电路由不同的晶闸管整流电路组合而成，在各整流组中，根据移相控制角 固定或按正弦规律变化，输出的交流电有方波与正弦波两种波形。下面就分别讲述这两种变频器的工作原理。 1．方波型交—交变频器 (1)单相方波型交—交变频器 单相交—交变频器的主电路如图2.63(a)所示，图中负载R由正组与反组晶闸管整流电路轮流供电，各组所供电压的高低由移相抑制角 控制。当正组供电时，R获得正向电压；当反组供电时，R上获得负向电压。如果在各组开放期间 不变，则输出电压 为矩形波交流电压，如图2.63(b)所示。改变正反组切换频率以调节输出交流电的频率，而改变的 大小即可调节矩形波的幅度．从而调节输出交流电压的大小。 (2)三相方波型交—交变频器 图2.64为三相方波型交—交变频器的主电路。 要使方波型交—交变频器输出交流电周期为 ，工作中6个整流组应按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅰ的顺序，以 的时间间隔开放导通，各整流组开放后维持 封锁，各整流组的导通区间分布见图2.67(b)。 方波型交—交变频器的优缺点： ■优点：原理简单，它的变频靠调节6个整流组的切换频率，变压靠调节晶闸管的控制角来完成。 ■缺点：方波带来的高次谐波，使电动机的低速转矩脉动大、转速不均匀、损耗及噪声增大。而且，为了保证整流组开放时晶闸管的正常触发，交—交变频器的输出电压周期T必须大与电网周期，其输出交流电频率只能在电网率的1/2以下调节。 2.正弦波型交—交变频器 正弦波型交—交变频器的主电路与方波型的主电路相同，但正弦波型交—交变频器可以输出平均值按正弦规律变化的电压，克服了方波型交—交变频器输出波形高次谐波成分太大的缺点，故作为低频变频器比前一种更为实用。 (2)无环流交—交变频器的正反组切换 无环流分交变频器的正反组切换逻辑与无环流晶闸管直流可逆调速系统的正反组切换逻辑类似，都是在正组工作时封锁反组，而在反组工作时封锁正组，正反组间不存在环流通路。 总之，对a相来说，当其输出电流为正时Ⅰ组开放，若输出正电压则Ⅰ组处于整流状态，而输出负电压则Ⅰ组进入有源逆变。当a相输出电流过零变负时Ⅳ组开放，若输出负电压则Ⅳ组处与整流状态。若输出正电压则Ⅳ组进入有源逆变。为b、c两相负载供电的正反组切换逻辑同于a相，不再详述。 正弦波交—交变频器的输出频率可以通过改变正反组的切换频率进行调整，而其输出电压幅度则可以通过改变控制角的调节深度进行调整。 因为负载电压由晶闸管整流或逆变获得，其波形并不是平滑的正弦波，实际的无环流三相桥式交—交变频器的一相输出波形如图2.72所示。 (3)有环流交—交变频器的正反组切换 为何要引入环流呢？ 因为无环流交—交变频器在实际运行中的主要问题是过零点附近的电流断续，造成正反组切换过渡过程慢，且难以准确检测电流过零点，选组控制困难。如在正反组之间引入环流，使正反组一直工作在电流连续区，就可以避免电流断续时的非线性现象对静动态性能的影响，使电流无间断换向，加速切换过程。 在无环流交－交变频器的主电路基础上，各相正反组之间加环流限制电抗器L即构成有环流交—交变频器的主电路如图2.73所示。 优点：有环流交—交变频器中，控制电路给正组和反组同时提供连续的触发信号，环流将沿着符合其极性的晶闸管元件自由流动，没有电流过零死区，除检测与控制更容易外，输出电压谐波成分也有所减少。实际的有环流三相桥式交—交变频器输出波形如图2.74所示。 ②局部环流运行方式。在自然环流运行方式下，环流平均值最大可达总电流平均值的0.57倍，变频器除了负担负载电流外，还要提供环流电流。在输出负载电流较大时，能允许的环流也较大，但在负载本身较小时，环流占用无功能量的问题就十分突出，有必要对环流加以限制。 工作机理：当负载电流较大时必然连续，这时控制电路只开放各相的工作组，另一组封锁，按无环流方式工作；而当负载电流较小(低于设定的电流界线)，即电流有不连续趋向时，才将工作组与另一组同时开放，按有环流方式工作。这种局部环流运打方式下正反组只在交替的较短时间内有环流出现，其他时间则没有必要存在环流，既保证了电流连续，又限制了环流大小，使系统达到最佳运行状态。 2.6.2 交—交变频器的特点 交—交变频器优点： 由于其直接变换的特点，效率较高，可方便地进行可逆运行。 主要缺点是： 功率因数低； 主电路使