第6讲现代电力电子技术课件.ppt

工作原理分析 每个工作周期有六种状态 ① U 、 V 两相有电压， K1 、 K6 导通 ② U 、 W 两相有电压， K1 、 K2 导通 ③ V 、 W 两相有电压， K3 、 K2 导通 ④ V 、 U 两相有电压， K3 、 K4 导通 ⑤ W 、 U 两相有电压， K5 、 K4 导通 ⑥ W 、 V 两相有电压， K5 、 K6 导通 在 180 °导通方式的逆变器中，为了防 止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而 引起直流电源短路，必须在两开关切换时设 置死区时间。 死区时间 ：指同一相上的两开关切换时驱动 信号同时为 0 的一段短暂的时间。 当两器件切换时，应采取先断后通的方 法，即先使应关断的器件关断，其关断一定 时间之后，再给应导通的器件发出开通信 号，这一间隔要确保应关断的器件关断后才 开通另一器件。 死区时间的长短取决于器件的开关速度， 器件的开关速度越快，所留的死区时间就可 以越短。对于工作于上下桥臂通断互补控制 方式的任何电路，都必须设置 “ 先断后通 ” 的死 区时间。 6.3 电流型逆变电路 直流电源为电流源的逆变电路即为电流型逆变 电路。一般电流源的输出端都串联有大电感，使输 出电流脉动很小，近似为恒流。 6.3.1 单相电流型逆变电路 晶闸管组成的单相桥式电流型逆变电路 VT 1 ~VT 4 组成逆变电路的四个桥臂，大电感串 联于直流电源的输出端，因此直流回路电流 I d 基本 不变。 R 、 L 为逆变器的负载，电容 C 是并联在负载 两端的补偿电容器，与 L 、 R 组成并联谐振电路。电 容 C 处于过补偿状态，使并联谐振回路的电流超前 于电压 u 0 一个角度 θ ，即 R 、 L 、 C 呈容性， θ 的大 小取决于电容的补偿程度。 在 VT1 、 VT3 导通时有正向电流自 A 流向 B ，在 VT2 、 VT4 导通时有反向电流自 B 流向 A , A B 间的 电流是方波型的交流电。 设 0~π 区间， VT 1 、 VT 3 导通， i o ＝ i d ， C 与 R 、 L 工作于谐振状态。在 ωt=π 时刻之前，输出电压 u o ＞ 0 , VT 2 、 VT 4 承受正向电压。在 ωt=π 时刻， VT 1 与 VT 2 、 VT 3 与 VT 4 需要换流时，触发 VT 2 和 VT 4 ， VT 2 、 VT 4 因受正压而导通， VT 1 、 VT 3 受反向电压而关断 。 在 i o 的负半周时刻，触发 VT 1 、 VT 3 ，则 VT 2 、 VT 4 承受 反向电压关断， VT 1 、 VT 3 再次导通。 晶闸管触发脉冲出现的时刻与负载电压有关，这 种利用负载电压使晶闸管关断的方式称为负载换流方 式。 6.3.2 三相电流型逆变电路 三相电流型逆变电路常用于电动机调速，此 时负载为感性负载。电流型逆变电路直流回路电流 不易变化，在逆变器开关动作时，如果不能保证逆 变电路输入电流稳定，则易产生很高的 di/dt ，影响 逆变器的安全运行，电压型逆变电路则没有这类问 题。因此目前中小功率变频器大都采用电压型逆变 电路，电流型逆变电路很少使用。但是电流型逆变 电路的直流电源采用晶闸管可控整流，通过调节控 制角可以进行有源逆变，将交流电动机的能量回馈 电网，实现节能和四象限运行较为方便。 1 、三相电流型方波逆变器 该电路与 120 °导通型方波输出三相电压型逆 变电路工作原理基本相同，不同之处在于，因是电 流源，当开关器件导通时，负载电流为方波。因开 关器件采用晶闸管，没有自关断能力，需要并联换 流电容 C 1 ~C 6 为其提供反向关断电压。设电路已进 入稳定工作状态，在 VT 1 、 VT 6 同时导通区间，电流 通路为： U d (+) → L → VT 1→ VD 1→ 电动机 U 相绕组 → V 相 绕组 → VD 6→ VT 6→ U d( － ) 。 60 °之后 ,VT 2 与 VT 6 换流， 导通器件为 VT 1 、 VT 2 ，电流通路为： U d (+) → L → VT 1 → VD 1 → 电动机 U 相绕组 → W 相绕组 → VD 2→ VT 2 → U d( － ) 。再过 60 °， VT 3 和 VT 1 换流，导通器件为 VT 2 、 VT 3 ，电流通路为： U d(+)→ L → VT 3 → VD 3 → V 相 绕组 → W 相绕组 → VD 2 → VT 2 → U d( － ), 依此类推。 同一时刻，总有两个晶闸管导通，它们分别属于上 桥臂组和下桥臂组，电动机三相电流为交流方波， 其频率取决于 VT 1 ~ VT 6 的循环工作周期，电流的 大小通过整流电路中晶闸管的触发角来调节。各桥 臂