第四章交流电力控制电路和交交变频2.ppt

电 力 电 子 技 术 电力电子技术 Power Electronics 4.3 交交变频电路 变频器从变频过程可分为：交交变频，直接变频；AC-DC-AC变频，间接变频 4.3 交交变频电路 交交变频电路——把电网频率的交流电变成电压、频率可调的交流电 广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实用的主要是三相输出交交变频电路 交交变频电路主要有相控式交交变频电路和矩阵式（PWM）型交交变频电路。 4.3 交交变频电路 相控式交－交变频是一种直接的变频，也称周波变流器（Cycloconvertor）。 其优点是损耗小效率较高，可以实现四象限运行，缺点是调频范围低,仅为输入的1/2～1/3，功率因数较低，适应于低速(600r/ min以下)大功率(500kW以上或1000kW以上)场合。 4.3 相控交交变频电路 相控交交变频电路分单相输出相控交交变频电路（简称单相相控交交变频电路）和三相输出相控交交变频电路（三相相控交交变频电路）。 单相相控交交变频电路是三相相控交交变频电路的基础，单相输出交－交变频电路的构成、工作原理、控制方法及输入输出特性的分析和结论大多适用于三相输出交－交变频电路。单相输出交－交变频电路简称单相交－交变频电路，三相输出交－交变频电路简称三相交－交变频电路。 4.3.1 单相相控交交变频电路 电路构成 由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成，和直流电动机可逆调速用的四象限变流电路完全相同 变流器P和N都是相控整流电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 以单相到单相为例 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 整流与逆变工作状态 两组变流电路采用无环流工作方式。当i00时，令P组工作，N组触发脉冲被封锁，反组不工作。而在i00时，令N组工作，P组触发脉冲被封锁，正组不工作。 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 由此可以得出无环流工况下两组整流器的工作规律： 哪一组工作由io方向决定，与uo极性无关； 工作在整流还是逆变，则根据uo方向与io方向是否相同确定。 在正组电流过零后，应延时一点时间后再触发反组晶闸管导通。反组电流过零时同理。这个延时叫死区时间。 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 从一个周期内电网和负载之间能量交换的平均值的正负来看： uo和io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，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，电网吸收能量，电动机为发电状态。 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 4.3.1 单相相控交交变频电路 每次控制时α角不同， 表示每次控制间隔内uo的平均值 4.3.1 单相相控交交变频电路 不同γ时，在uo一周期内， α随 ωot 变化的情况。 γ较小，即输出电压较低时，α只在离90°很近的范围内变化，此时输入电源电流严重滞后输入电压，电路的输入功率因数非常低。 4.3.1 单相相控交交变频电路 输入输出特性 输出上限频率 电压波形畸变以及由此产生的电流波形畸变和转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。 就输出波形畸变和输出上限频率的关系而言，很难确定一个明确的界限。 构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，输出上限频率就越高。 对三相桥式电路而言，一般认为，输出上限频率不高于电网频率的1/3～1/2。电网频率为50Hz时，交交变频电路的输出上限频率约为20Hz。 4.3.1 单相相控交交变频电路 输入功率因数 输入电流相位滞后于输入电压，需要电网提供无功功率 一周期内，a角以90°为中心变化 输出电压比γ越小，半周期内a的平均值越靠近90°，位移因数越低 负载功率因数越低，输入功率因数也越低 4.3.2 三相相控交交变频电路 交交变频电路主要应用于大功率交流电机调速系统，使用的是三相交交变频电路。 由三组输出电压相位各差120°的单相交交变频电路组成。 4.3.2 三相相控交交变频电路 公共交流母线进线方式 4.3.2 三相相控交交变频电路 4.3.2 三相相控交交变频电路 4.3.2 三相相控交交变频电路 输入输出特性 输出上限频率 和单相交交变频电路是一致的 输入功率因数 三相总输入功率因数应为 4.3.2 三相相控交交变频电路 改善输入功率因数和提高输出电压 基本思路 目的：输入功率因数低，影响电网。 功率因数