电力电子技术课件第七章.pptVIP

第7章 变频电路 ;7.1 变频电路的基本工作原理 ;图 7-1 单相输出交—直—交变频电路 (a) 电路； (b) 输出电压 ;7.1.2 单相输出交—交变频电路 电路原理如图7-2（a）所示。电路由具有相同特征的两组晶闸管整流电路反并联构成，将其中一组称为正组整流器，另外一组称为反组整流器。 如果正组整流器工作，反组整流器被封锁，负载端输出电压为上正下负；如果反组整流器工作，正组整流器被封锁，则负载端得到的输出电压为上负下正。这样， 只要交替地以低于电源频率切换正、反组整流器的工作状态， 即可在负载端获得交变的输出电压。 ;图 7-2 单相输出交—交变频电路及波形图(控制角不变) (a) 电路； (b) 输出电压 ; 如果在一个周期内控制角α是固定不变的，则输出电压波形为矩形波，如图7-2（b）所示。矩形波中含有大量的谐波， 对电机的工作不利。如果控制角α不固定，在正组工作的半个周期内让控制角α按正弦规律从90°逐渐减小到0°，然后再由0°逐渐增加到90°，那么正组整流电路的输出电压的平均值就按正弦规律变化。控制角从零增大到最大，然后从最大减小到零，变频电路输出波形如图7-3所示（三相交流输入），该图中A～G点为触发控角的时刻。在反组工作的半个周期内采用同样的控制方法， 就可得到接近正弦波的输出电压。 ;图 7-3 交—交变频电路的输出波形(控制角变化) ;7.1.3 两种变频电路的比较 同交—直—交变频电路相比， 交—交变频电路有以下优缺点。  1． 优点 (1）只有一次变流，且利用电网电源进行换流，不需要另接换流元件，提高了变流效率。  (2） 可以很方便地实现四象限工作。  (3） 低频时输出波形接近正弦波。 ;2． 缺点 (1） 接线复杂， 使用的晶闸管数目多。  (2） 受电网频率和交流电路各脉冲数的限制， 输出频率低。  (3） 采用相控方式， 功率因数较低。 ; 由于上述的优缺点，交—交变频电路主要用于500 kW或1000 kW以上，转速在600 r/min 以下的大功率、低转速的交流调速装置中，目前已在矿石碎机、水泥球磨机、卷扬机、鼓风机及轧钢机主传动装置中获得??多的应用。它既可用于异步电动机传动， 也可用于同步电动机传动。  而交—直—交变频电路主要用于金属熔炼、感应加热的中频电源装置，可将蓄电池的直流电变换为50 Hz交流电的不停电电源、变频变压电源（VVVF）和恒频恒压电源等。通常又将交—直—交变频电路称为无源逆变电路。 ;7.2 谐振式变频电路;图7-4 并联谐振式变频电路 ; 图7-4电路一般多用于金属的熔炼、淬火及透热的中频加热电源。 当变频电路中V1、V4和V2、V3两组晶闸管以一定频率交替导通和关断时， 负载感应线圈就流入中频电流， 线圈中即产生相应频率的交流磁通，从而在熔炼炉内的金属中产生涡流，使之被加热至熔化。晶闸管交替导通的频率接近于负载回路的谐振频率，负载电路工作在谐振状态，从而具有较高的效率。  ; 图7-5为变频电路工作时晶闸管的换流过程。当晶闸管V1、 V4触发时，负载L得到左正右负的电压，负载电流io的流向如图7-5（a）虚线所示。由于负载上并联了换流电容C，L和C形成的并联电路可近似工作在谐振状态，负载成容性，使io超前负载电压uo一个角度φ，负载中电流及电压波形如图7-6所示。当在t2时刻触发V2及V3晶闸管时，由于负载电压uo的极性此时对V2及V3而言为顺极性，使iV2及iV3从零逐渐增大；反之因V2及V3的导通，将uo电压反加至V1及V4两端，从而使iV1及iV4相应减小，在t2～t4时间内iV1和iV4从额定值减小至零，iV2和iV3则由零增加至额定值， 电路完成了换流。 ;设换流期间时间为tr，从上述分析可见，tr内四个晶闸管皆处于导通状态，由于大电感LD的恒流作用及时间tr很短，故不会出现电源短路的现象。虽然在t4时刻V1及V4中的电流已为零，但不能认为其已恢复阻断状态，此时仍需继续对它们施加反压， 施加反压的时间应大于晶闸管的关断时间tq，换流电容C的作用即可以提供滞后的反向电压，以保证V1及V4的可靠关断，图7-6中t4至t5的时间即为施加反压的时间。根据上述分析，为保证变频电路可靠换流， 必须在中频电压uo过零前的tf时刻去触发V2及V3，tf应满足下式要求 ; 负载的功率因数角φ由负载电流与电压的相位差决定，从图7-6可知： ;图 7-5 变频器的换流过程 (a) V1 , V4触发； (b) 换流； (c) V2 ,