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7 电力电子技术的应用 7.1 交流电机驱动 哈尔滨工业大学电气工程系 文件: 电力电子技术25.* 电力电子技术 电力电子技术的应用(1) 主要应用领域： 电源：直流开关电源，不间断供电电源（UPS） 电机驱动：直流电机驱动，交流电机驱动 其它领域：家用电器，工业中的电加热， 高压直流输电，电力无功补偿 优化电力接口（电能质量调节） 学习目的： 在实际应用中，通用变换器的选择和使用。 在通用变换器基础上衍生出的组合型变换器。 学时：6 电机驱动：利用电力电子变换器来控制电机的速度和位置。可分为调速驱动和伺服驱动两大类。 驱动系统的基本结构 本节主要针对交流感应电机介绍电力电子变换器在交流调速驱动中的应用。 7.1.1 交流电机驱动概述 驱动系统的结构和分类 定子同步转速 转子转速 f--- 电源频率 p--- 极对数 s---- 滑差 通过改变施加在定子上的交流电压的频率f改变交流电机转速的方式，称为变频调速。 为交流电机提供可变频率交流电源的变流器，称为变频器。(variable frequency converter) 变频运行时为保证电机气隙磁通恒定，下式须成立 交流感应电机的变频调速方式 变频的同时需要调压 交流感应电机的调速原理 变频器的分类（结构方式） 直接变频电路：把电网频率的交流电直接变成可调频率的交流电的变流电路。又称交交 变频器，或周波变换器。 间接变频电路：先把交流变换成直流，再把直流逆变成可变频率的交流的变流电路。又称交直交 变频器。 交交变频仅应用在极高功率水平的场合； 交直交变频器应用最广泛。 交直交变频器的种类（根据整流器和逆变器的特点） a)前端为二极管整流器的PWM电压源逆变器(PWM-VSI) b)前端为晶闸管整流器的方波电压源逆变器 c)前端为晶闸管整流器的电流源逆变器(CSI) 7.1.2 PWM-VSI变频器 PWM-VSI可控制输出电压的基波幅值，所以直流电源（恒定）可由二极管整流器获得。 逆变器输出电压中的谐波频率很高，电机电流脉动很小。 输入功率因数与负载关系很小。 结构和特点 在制动状态时，如何将电机回馈到直流侧电容上的能量消耗或转化。 制动电阻，消耗回馈的电能（能耗制动） 前端采用4象限变流器，将电能回馈到电网（再生制动） 电磁制动问题 晶闸管变流器与二极管整流器反并联。 当负载回馈能量时，晶闸管变流器工作于有源逆变状态，将电能反馈回电网。 整流和逆变电路都采用PWM逆变器。 整流环节采用4象限开关型逆变器，电能量可双向流动。输入电流为正弦波，输入功率因数高。 用在变频器前端的4象限变流器的形式 7.1.3 方波-VSI变频器 逆变器采用方波控制方式。 电机电压的幅值由相控整流器通过调节Vd来控制。电机电流脉动较大。 功率因数与电机转速有关。 7.1.4 CSI变频器 由相控整流器、大电感和逆变器构成。 直流侧采用电感滤波，并缓冲无功能量。使逆变器的直流电源具有电流源性质，故称电流源型逆变器。 开关器件采用晶闸管，主电路中须增设辅助换流器件（电容，二极管等） 任何时刻只有两个晶闸管导通，一个连接直流母线正端，另一个接负端。 输出电流为方波 CSI变频器的特点： 容易实现回馈制动。直流电流方向不变，晶闸管变流器转换到逆变状态，可实现电能回馈电网。 由于大电感的作用，直流侧过流保护能力较强。 随着全控器件发展（容量不断增大），CSI变频器只应用在极高功率水平的场合。 由于综合性能的优势，PWM-VSI 变频器应用最为广泛 课间 各种交直交变频器的性能比较 ST-BWINCCS WinCC 系统概述 第 * 页 SITRAIN 自动化与驱动培训 Seite *