第6章交流交流变流电路2讲述.ppt

*/53 6.2.2 交流电力电子开关 ■交流电力电子开关：把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关，起接通和断开电路的作用。 ■优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通断。 ■与交流调功电路的区别 ◆并不控制电路的平均输出功率。 ◆通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接通和断开。 ◆控制频度通常比交流调功电路低得多。 */53 6.3 交交变频电路 6.3.1 单相交交变频电路 6.3.2 三相交交变频电路 */53 6.3.1 单相交交变频电路 图6-13 单相交交变频电路原理图和输出电压波形 ■交交变频电路是把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路，因为没有中间直流环节，因此属于直接变频电路。 ■电路构成和基本工作原理 ◆由P组和N组反并联的晶闸管相控整流电路构成，和直流电动机可逆调速用的四象限变流电路完全相同。 ◆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，就可以改变输出频率?0。 √改变变流电路工作时的控制角?，就可以改变交流输出电压的幅值。 */53 6.3.1 单相交交变频电路 图6-13 单相交交变频电路原理图和输出电压波形 ◆为使uo波形接近正弦波，可按正弦规律对?角进行调制。 ?在半个周期内让P组?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。 */53 6.3.1 单相交交变频电路 图6-14 理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态 ■整流与逆变工作状态 ◆以阻感负载为例，把电路等效成图6-14a所示的正弦波交流电源和二极管的串联，二极管体现了交流电路的电流的单方向性。 ◆设负载阻抗角为?，则输出电流滞后输出电压?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。 ◆工作状态 ?t1~t3期间：io处于正半周，正组工作，反组被封锁。 √t1~t2阶段：uo和io均为正，正组整流，输出功率为正。 √t2~t3阶段：uo反向，io仍为正，正组逆变，输出功率为负。 */53 6.3.1 单相交交变频电路 图6-14 理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态 ?t3~t5期间：io处于负半周，反组工作，正组被封锁。 √t3~t4阶段：uo和io均为负，反组整流，输出功率为正。 √t4~t5阶段：uo反向，io仍为负，反组逆变，输出功率为负。 ◆结论 ?哪组变流电路工作由io方向决定，与uo极性无关。 ?变流电路工作在整流还是逆变状态，根据uo方向与io方向是否相同来确定。 */53 6.3.1 单相交交变频电路 ◆考虑到无环流工作方式下负载电流过零的正反组切换死区时间，一周期的波形可分为6段：第1段io0，uo0，为反组逆变；第2段电流过零，为切换死区；第3段io0，uo0，为正组整流；第4段io0，uo0，为正组逆变；第5段又是切换死区；第6段io0，uo0，为反组整流。 ◆当输出电压和电流的相位差小于90°时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为正，若负载为电动机，则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，即电网吸收能量，电动机工作在发电状态。 图6-15 单相交交变频电路输出电压和电流波形 */53 6.3.1 单相交交变频电路 ■输出正弦波电压的调制方法 ◆主要介绍最基本的余弦交点法。 ◆用余弦交点法求交交变频电路?角的基本公式 每次控制间隔内输出电压的平均值为 式中Ud0为?=0时整流电路的理想空载电压。 要得到的正弦波输出电压为 比较式(6-15)和(6-16)，应使 式中，?称为输出电压比， 因此 (6-15) (6-16) (6-17) (6-18) */53 6.3.1 单相交交变频电路 图6-16 余弦交点法原理 ◆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?=0。 ?u1~