第4章PWM交流变换电路.ppt

2．两组变频电路的工作状态 图 7-18 交—交变频电路 (a) 电路； (b) 电流波形 通常,负载是感性的, 负载电压与电流的波形如图7-18（b）所示。功率因数角为φ时，两组变频电路的工作状态是：在负载电流的正半周（t1～t3），由于整流器的单向导电性，正组变频电路有电流流过，反组变频电路被阻断。但在正组变频电路导通的t1～t2阶段，正组变频电路输出电压、电流都为正时，它工作在整流状态。而在t2～t3阶段，负载电流方向未改变，但输出电压方向却已变负，正组变频电路处于逆变状态。 在t3～t4阶段，负载电流反向，正组变频电路阻断，反组变频电路工作，由于输出电压、输出电流均为负，故反组变频电路处于整流状态。 在t4～t5阶段，电流方向未变，但输出电压反向，反组变频电路处于逆变状态。 根据以上分析可得出：哪组变频电路应导通是由电流的方向所决定的，而与电压的极性无关。 对于感性负载， 两组变频电路均存在整流和逆变两种工作状态。 至于哪组变频电路是工作在整流还是逆变状态，应视输出电压与电流是极性相同还是相反而定。实际变频电路输出电压波形由电源电压的若干片段拼凑而成，如图7-19（a）所示。 变频电路在感性负载下工作时，正组桥和反组桥均存在整流和逆变两种工作状态，当控制角处于π/2≥α≥0时， 整流电压上部面积大于下部面积，平均电压为正，正组变频电路工作于整流状态；当π/2≤α≤π时， 整流电压上部面积小于下部面积，平均电压为负， 正组变频电路工作于变频状态。图7-19给出了正组（共阴极）输出的电压波形， 反组变频电路（共阳极）工作状态与正组相似。 这样， 负载上电压的波形就由正组整流、 逆变和反组整流、 逆变四种波形组合而成。  图 7-19 正组桥输出电压波形 (a) 整流状态； (b) 逆变状态； (c) 控制角连续变化时的输出电压波形 调节控制角α的深度，使α角由π/2到α＞0°的某一值再回到π/2连续变化，可方便地调节输出电压幅值。 当控制正、 反组变频电路导通的频率时， 即可改变输出电压的频率。 显然，这种电路的输出电压频率小于电源频率。  只要调节图7-15中每组整流电路的控制角α由π/2到α＞0°的某一值再回到π/2连续变化，负载上就可获得三相正弦电压波形。 7.5 脉宽调制（PWM）型变频电路 1． 脉宽调制变频电路的基本工作原理 脉宽调制变频电路简称PWM变频电路，常采用电压源型交—直—交变频电路的形式，其基本原理是控制变频电路开关元件的导通和关断时间比（即调节脉冲宽度）来控制交流电压的大小和频率。下面以单相PWM变频电路为例来说明其工作原理。 图7-20为单相桥式变频电路的主电路，由三相桥式整流电路获得一恒定的直流电压，由四个全控型大功率晶体管V1～V4作为开关元件，二极管VD1～VD4是续流二极管，为无功能量反馈到直流电源提供通路。 7.5.1 脉宽调制变频电路概述 负载的相电压为 在ωt＝π/3时，关断V1，控制导通V4，即在π/3＜ωt≤2π/3区域有V2、V3、V4同时导通，此时AC两点通过导通的V4、V2相当于同时接在电源的负极，而B点通过导通的V3接于电源的正极，所以该时区变频桥的等效电路如图7-12所示。 由此等效电路可得此时负载的线电压为 负载的相电压为 图7-12 V2、V3、V4 导通时的等效电路 从图7-10可以看出，负载线电压为120°正、负对称的矩形波，相电压为180°正、负对称的阶梯波。三相负载电压相位相差120°。由于每个控制脉冲的宽度为180°，因此每个开关元件的导通宽度也为180°。如果改变控制电路中一个工作周期T的长度， 则可改变输出电压的频率。 对于180°导电型变频电路，由于是纵向换流，存在着同一桥臂上的两个元件一个关断，同时另一元件导通的时刻， 例如，在ωt＝π/3时，要关断V1， 同时控制导通V4，所以 为了防止同相上、下桥臂同时导通而引起直流电源的短路， 必须采取先断后通的方法，即上、下桥臂的驱动信号之间必须存在死区， 即两个元件同时处于关断状态。 表7-1 三相变频桥工作状态表 除180°导电型外，三相桥式变频电路还有120°导电型的控制方式， 即每个桥臂导通120°，同一相上、下两臂的导通有60°的间隔， 各相导通依次相差120°。120°导通型不存在上、下开关元件同时导通的问题， 但当直流电压一定时， 其输出交流线电压有效值比180°导通型低得多，直流电源电压利用率低。因此，一般电压源型三相变频电路都采用180°导电型控制方式。  改变变频桥晶体管的触