《电力电子技术》(第四版)PPT教学课件-第8章 组合变流电路汇.ppt

第8章组合变流电路 引言 8.1 间接交流变流电路 8.2 间接直流变流电路 本章小结 第8章 组合变流电路?引言 基本的变流电路 第2～5章分别介绍的AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC四大类基本的变流电路 。 组合变流电路 将某几种基本的变流电路组合起来，以实现一定的新功能，即构成组合变流电路。 间接交流变流电路 先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，是先整流后逆变的组合。 间接直流变流电路 先将直流电逆变为交流电，再将交流电整流为直流电，是先逆变后整流的组合。 8.1 间接交流变流电路 间接交流变流电路由整流电路、中间直流电路和逆变电路构成。 分为电压型间接交流变流电路和电流型间接交流变流电路 间接交流变流电路的逆变部分多采用 PWM控制。 8.1 间接交流变流电路 8.1.1 间接交流变流电路原理 8.1.2 交直交变频器 8.1.3 恒压恒频(CVCF)电源 8.1.1 间接交流变流电路原理 当负载为电动机时，通常要求间接交流变流电路具有再生反馈电力的能力，要求输出电压的大小和频率可调，此时该电路又名交直交变频电路。 8.1.1 间接交流变流电路原理 使电路具备再生反馈电力的能力的方法 ： 8.1.1 间接交流变流电路原理 整流和逆变均为PWM控制的电压型间接交流变流电路。 整流和逆变电路的构成完全相同，均采用PWM控制，能量可双向流动。输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，且可实现电动机四象限运行。 8.1.1 间接交流变流电路原理 2）电流型间接交流变流电路 8.1.1 间接交流变流电路原理 整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路 通过对整流电路的PWM控制使输入电流为正弦并使输入功率因数为1。 8.1.2 交直交变频器 晶闸管直流电动机传动系统存在一些固有的缺点：(1) 受使用环境条件制约；(2) 需要定期维护；(3) 最高速度和容量受限制等。 交流调速传动系统除了克服直流调速传动系统的缺点外还具有：(1) 交流电动机结构简单，可靠性高；(2) 节能；(3) 高精度，快速响应等优点。 采用变频调速方式时，无论电机转速高低，转差功率的消耗基本不变，系统效率是各种交流调速方式中最高的，具有显著的节能效果，是交流调速传动应用最多的一种方式。 笼型异步电动机的定子频率控制方式，有：(1) 恒压频比(U/f)控制；(2) 转差频率控制；(3) 矢量控制；(4) 直接转矩控制等。 8.1.2 交直交变频器 1）恒压频比控制 为避免电动机因频率变化导致磁饱和而造成励磁电流增大,引起功率因数和效率的降低，需对变频器的电压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定，即恒压频比控制，以维持气隙磁通为额定值。 恒压频比控制是比较简单，被广泛采用的控制方式。该方式被用于转速开环的交流调速系统，适用于生产机械对调速系统的静、动态性能要求不高的场合。 8.1.2 交直交变频器 转速给定既作为调节加减速的频率f 指令值，同时经过适当分压，作为定子电压U1的指令值。该比例决定了U/f比值，可以保证压频比为恒定。 在给定信号之后设置的给定积分器，将阶跃给定信号转换为按设定斜率逐渐变化的斜坡信号ugt，从而使电动机的电压和转速都平缓地升高或降低，避免产生冲击。 8.1.2 交直交变频器 给定积分器输出的极性代表电机转向，幅值代表输出电压、频率。绝对值变换器输出ugt的绝对值uabs，电压频率控制环节根据uabs及ugt的极性得出电压及频率的指令信号，经PWM生成环节形成控制逆变器的PWM信号，再经驱动电路控制变频器中IGBT的通断，使变频器输出所需频率、相序和大小的交流电压，从而控制交流电机的转速和转向。 8.1.2 交直交变频器 2）转差频率控制 在稳态情况下，当稳态气隙磁通恒定时，异步电机电磁转矩近似与转差角频率成正比。因此，控制ws就相当于控制转矩。采用转速闭环的转差频率控制，使定子频率w 1 = wr + ws ，则w 1随实际转速wr增加或减小，得到平滑而稳定的调速，保证了较高的调速范围。 转差频率控制方式可达到较好的静态性能，但这种方法是基于稳态模型的，得不到理想的动态性能。 8.1.2 交直交变频器 3）矢量控制 异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系统。传统设计方法无法达到理想的动态性能。 矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的动态模型，将定子电流分解为励磁分量和与此垂直的转矩分量