第4章交交变频413选读.ppt

* 第四章 交—交变频技术 4.1 单相输出交—交变频电路 4.2 三相输出交—交变频电路 4.3 矩形波交—交变频（不讲） 引 言 交交变频电路，也称周波变流器(Cycloconvertor) 周波变流器——用较高频率系统的连续波形组成较低频率的交流电压波形的方法，将较高频率变换到较低频率的一种直接变频器。 把电网频率的交流电变成可调频率的交流电的变流电路，属于直接变频电路。 广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交交变频电路。 4.1 单相输出交—交变频电路 一. 电路组成及基本工作原理 电路构成 电路由P（正）组和N（负）组反并联的晶闸管变流电路构成，两组变流电路接在同一个交流电源，Z为负载。 变流器P和N都是相控整流电路。 单相输出交-交变频电路的原理框图 4.1 单相输出交—交变频电路 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。 w w u 2 u d1 u d2 u 2L u d u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ u a u c u b w t 1 O t O t a = 0° a = 90° u d1 u d2 u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u ab Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ u d w t O w t O u b u c u a w t 1 4.1 单相输出交—交变频电路 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。 4.1 单相输出交—交变频电路 二. 整流与逆变工作状态 阻感负载为例，也适用于交流电动机负载。 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所示的正弦波交流电源和二极管的串联。 4.1 单相输出交—交变频电路 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。 4.1 单相输出交—交变频电路 工作状态 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。 4.1 单相输出交—交变频电路 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方向是否相同确定。 1 O O 2 3 4 5 6 u o i o w t w t 4.1 单相输出交—交变频电路 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。 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。 图4-20 单相交交变频电路输出电压和电流波形 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 4.1 单相输出交—交变频电路 三. 输出正弦波电压的调制方法 图4-21 余弦交点法原理 设Ud0为a = 0时整流电路的理想空载电压，则有: 每次控制时a角不同. 表示每次控制间隔内uo的平均值。 设期望的正弦波输出电压为 比较两式，应使 g 称为输出电压比： 介绍最基本的、广泛使用的余弦交点法。 余弦交点法原理图 余弦交点法基本公式 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