电力电子技术第4版第5章 交流变换电路.ppt

5.4.1 单相输出交－交变频电路 1、电路结构和工作原理 电路结构：由具有相同特征的两组晶闸管整流电路（正组整流器和反组整流器 ）反并联构成； 工作原理 ◆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； ◆负组整流器工作，正组整流器被封锁，负载端得到输出电压上负下正； ◆以低于电源的频率切换正反组整流器的工作状态,在负载端就可获得交变的输出电压；（如图5.4.2 ） ◆晶闸管的开通与关断必须采用无环流控制方式，防止两组晶闸管桥同时导通； 图5.4.1 单相输出交－交变频电路 图5.4.2 单相交流输入时交－交变频电路的波形图 电路控制特点： （1）一个周期内控制角a固定不变时，输出电压为含有大量的谐波矩形波,(如图5.4.2) 对电机的工作很不利。 （2）为了让输出电压波形接近正弦波，可按正弦规律对a进行调制。 正组工作的半个周期内让控制角a按正弦规律从90°逐渐减小到0°，然后逐渐增加到90°。正组整流电流的输出电压的平均值就按正弦规律变化，从零增大到最大,然后从最大减小到零。 反组工作的半个周期内采用上述同样的控制方法， 就可以得到接近正弦波的输出电压。如图5.4.3 图5.4.3交－交变频电路的波形图（a变化） 5.4.1 单相输出交－交变频电路 2、变频电路的工作过程（电感性负载） 对于电感性负载，输出电压超前电流。一个周期可以分为六个阶段 第一阶段：输出电压过零， u0为正，i00，反组整流器工作在有源逆变状态，正组整流器被封锁； 图5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形 5.4.1 单相输出交－交变频电路 图5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形 第二阶段：电流过零。为无环流死区； 第三阶段：i00，u00。正组整流器工作在整流状态，反组整流器被封锁。 2、变频电路的工作过程（电感性负载） 5.4.1 单相输出交－交变频电路 图5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形 第四阶段：i00，u00。正组整流器工作有源逆变状态，反组整流器仍被封锁； 第五阶段：电流为零，为无环流死区； 第六阶段： i00,u00，反组整流器工作在整流状态，正组整流器被封锁； 2、变频电路的工作过程（电感性负载） 5.4.1 单相输出交－交变频电路 图5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形 总结： ◆哪组整流器电路工作是由输出电流决定，而与输出电压极性无关； ◆变流电路是工作在整流状态还是逆变状态，则是由输出电压方向和输出电流方向的异同决定； 2、变频电路的工作过程（电感性负载） 5.4.1单相输出交－交变频电路 3、输出正弦波电压的控制方法（“余弦波交点法”） 设Ud0为a = 0时整流电路的理想空载电压，则有： （5.4.1） （5.4.2） 每次控制时a不同，u0为每个控制间隔输出的平均电压，希望输出的正弦波电压为 比较式（5.4.1）与（5.4.2），则使 （5.4.4） g 称为输出电压比： 式（5.4.4）为余弦交点法求 角的基本公式。 5.4.1 单相输出交－交变频电路 图5.4.5余弦交点法原理 2）相邻两个线电压的交点对应于a=0； 3）u1-u6所对应的同步信号分别用us1-us6表示 ； 4）us1-us6比相应的u1-u6超前30°， us1-us6的最大值和相应线电压a=0的时刻对应； 4、余弦交点法图解 6）各晶闸管触发时刻由相应的同步电压us1-us6的下降段和输出电压uo的交点来决定； 1）线电压uAB、 uAC 、 uBC 、 uBA 、 uCA和uCB依次用u1-u6表示； 5） a =0为零时刻，则us1-us6为余弦信号； 5.4.1 单相输出交－交变频电路 不同g 时，在u0一周期内，a 随变化的情况如图5.4.6，图中 图5.4.6 不同g 时a 和w0t 变化的情况 g 较小，即输出电压较低时，a只在离90°很近的范围内变化，电路的输入功率因数非常低； 5.4.1 单相输出交－交变频电路 5.4.2 三相输出交－交变频电路 交－交变频器主要用于交流调速系统中， 实际使用的主要是三相交－交变频器。 由三组输出电压相位各相差1200的单相交－交变频电路组成。 电路接线形式主要： 1）公共交流母线进线方式 2）输出星形联结方