教学课件：第5章 交-交变频技术.ppt

（2）正弦电流变频 图5-19所示为一种正弦电流变频器。图中给出了三相中的一相。 控整流桥是给电机A相绕组供电的电流源，给它规定的电流波形如下图所示。输出电流的一个周期等分为60份。全控整流桥的输出电流不可能改变方向，只能利用它的电流源的强大调节力迫使电流按照给定的数值变化。一般全控桥的输出电流是30拍一个循环。在每个循环的开始，如第一拍，电流给定值为零。为了保证在这一拍总能使主回路的电流迅速降为零，保证绕组的换流顺利进行，总是把这一拍的整流桥的触发角推向150°，以便利用整流桥的最大反向电压去迫使主回路的电流在任何条件下都能迅速下降为零。 变频技术原理与应用（第3版） 吕汀 石红梅编著 机械工业出版社 * 目 录 第1章 概 述 第2章 电力电子器件 第3章 交-直-交变频技术 第4章 脉宽调制技术 第5章 交-交变频技术 第6章 变频器的选择和容量计算 第7章 变频器的安装接线、调试与维修 第8章 变频技术综合应用 * 第5章 交-交变频技术 本章要点 交-交变频的工作原理 变频电路的基本设计思想及运行方式 主电路形式 矩形波交-交变频 正弦波交-交变频 返回目录 * 交-交变频电路是不通过中间直流环节，而把电网固定频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变频电路。交-交变频电路也叫周波变流器（Cycloconverter）或相控变频器。其特点为： ①因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高； ②由于其交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入交流电源的频率低得多，输出波形较好； ③由于变频器按电网电压过零自然换相，故可采用普通晶闸管； ④所用晶闸管元件数量较多，相对投入较大； ⑤因受电网频率限制，通常输出电压的频率较低，为电网频率的三分之一左右； ⑥功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。 5.1 交-交变频的工作原理 * 1．变频电路的基本设计思想 5.1.1 工作原理及运行方式  在有源逆变电路中，采用两组反并联连接的变流器，可在负载端得到电压极性和大小都能改变的输出直流电压，实现直流电动机的四象限运行。若能适当控制正、反两组变流器的切换频率，则在负载端就能获得交变的输出电压，从而实现交流—交流直接变频。 对于可控整流电路，为了使整流输出的直流平均电压的大小变化，只要使晶闸管的控制角α作相应的改变。 交—交变频电路中的两组变流器都有整流和逆变两种工作状态。由于变频电路常应用在交流电动机的变频调速等场合，故考虑变频器接电感性负载。下图所示为忽略输出电压和电流中的谐波分量的输出电压u0和电流i0的波形。由于电感性负载要阻止电流变化，使得输出电流i0滞后于输出电压u0。 图5-2交—交变频的工作状态 为了进一步说明正、负两组整流器在交流输出的一个周期内的工作状态，可用下图中忽略输出电压高次谐波后的理想化电压和电流的关系来表示。 决定由哪组整流器导通和该组输出电压的极性无关，而是由电流方向所决定。至于导通的那一组是处于整流状态还是逆变状态，必须根据该组电压和电流的极性来决定。 2．运行方式 （1）无环流运行方式 它不允许两组整流器同时获得触发脉冲而形成环流，因为环流的出现将造成电源短路。因此，必须等到一组整流器的电流完全消失后，另一组整流器才可导通。而且切换延时较长。通常，其输出电压的最高频率只是电网频率的三分之一或更低。 无环流控制的重要条件是准确而迅速地检验出电流过零信号。 （2）自然环流运行方式 与直流可逆调速系统一样，同时对两组整流器施加触发脉冲，且保持αp +αn=π，这种控制方式称为自然环流运行方式。为了限制环流，在正、负组之间接有抑制环流的电抗器。但是与直流可逆整流器不同，这种运行方式的交-交变频，除有因纹波电压瞬时值不同而引起的环流外，还存在着环流电抗器在交流输出电流作用下引起的“自感应环流”，如图5-5所示。图中忽略了因纹波电压引起的环流。产生自感应环流的根本原因是因为交-交变频的输出电流是交流，其上升和下降在环流电抗器上引起自感应电压，使两组的输出电压产生不平衡，从而构成两倍电流输出频率的低次谐波脉动环流。 （3）局部环流运行方式 把无环流运行方式和有环流运行方式相结合，即在负载电流有可能不连续时以有环流方式工作，而在负载电流连续时以无环流方式工作。这种控制方式称为）局部环流运行方式。它既可使控制简化，运行稳定，改善输出电压波形的畸变，又不至于使环流过大。 * 1．主电路型式 5.1.2 主电路型式