电力电子技术 第6章交直交变频.pdf

第六章 交-直-交变频电路 6.1 交流变频器的工作原理及基本类型 6.2 全控型器件逆变器 6.3 PWM技术基础及正弦波脉宽调制原理 6.4 换流原理 6.5 软开关技术简介 交流变频器的电路构成 •变频器先将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能，再将直流电 能变换为频率和电压符合要求的交流电能，供负载使用。变频器构成 原理如下图 •整流器:将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能, 可以是不可 控的，也可以是可控的。 •滤波器:将脉动的直流量滤波成平直的直流量,可以对直流电压滤波 (用电容),也可以对直流电流滤波(用电感)。因为逆变器的负载为异 步电动机，属于感性负载，无论电动机处于电动或发电制动状态，其 功率因数总不会为1，总会有无功功率的交换，要靠中间直流环节的 储能元件来缓冲。 变频器及其工作原理 •逆变器:将直流电能逆变为交流电能,直接供给负载,它的输 出频率和电压均与交流输入电源无关,称为无源逆变器。它是 变频器的核心。 •逆变器工作原理：以单相桥式逆变电路为例，S ～S 是桥式 1 4 电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。用可控开 通，可控关断的电力电子开关，切换电流方向，将直流电能 转换成交流电能。 u o S1 io 负载 S3 io U d t t u 1 2 t S o S 2 4 a) b) 变频器常用的调压方法 •可控整流器调压：根据负载对变频器输出电压 的要求，通过可控整流器实现对变频器输出电 压的调节。 •逆变器自身调压：采用不可控整流器，通过逆 变器自身的电子开关进行斩波控制，使输出电 压为脉冲序列。这种改变输出电压脉冲列的脉 冲宽度，可达到调节输出电压目的的方法称为 脉宽调制(Pulse Width Modulation--PWM)。 •直流斩波器调压：采用不可控整流器，保证变 频器电源侧有较高的功率因数，在直流环节中 设置直流斩波器完成电压调节 变频器常用的调压方法 •PWM根据调制波形的不同，可分为： •单脉冲调制： 在输出电压波形的半周期内只有一个脉冲。 •多脉冲调制： 在输出电压波形的半周期内有多个脉冲。 •正弦波脉宽调制： 在输出电压波形的半周期内为多脉冲调制，而且每 个脉冲的宽度按正弦规律变化。 变频器中逆变器的基本类型 1.按直流输入端滤波器分类 • 电压型逆变器：中间直流环节采用大电容 作为滤波器，逆变器的输入电压平直且电源 阻抗很小，类似于电压源。 • 电流型逆变器：中间直流环节采用大电感 作为滤波器，逆变器的输入电流平直且电源 阻抗很大，类似于电流源。 变频器中逆变器的基本类型 2.按电子开关的开关频率分类 0 0 •180 导电型逆变器：三相逆变器的6个电子开关按顺序相差60 导 通，每个开关导通1800 。任何时候都有3个开关导通，换流在同一 相的两个桥臂上进行。其输出电压波形与负载的功率因数无关。 + V1 V3 V5 u u