第5章 交交变流电路.ppt

图5-24公共交流母线进线的三相交交变频电路（ⅱ）输出星形联结方式。图5-25a是输出星形联结的三相交交变频电路示意图。图5-25输出星形联结的三相交交变频电路因为所接三相负载为星形连接，三相之间直接相连，为保证各个单相交交变频电路正常工作，其电源必须隔离，三个单相交交变频电路均通过隔离变压器进行供电。在这种连接方式中，三相负载星形连接，三个单相交交变频电路也星形连接，但变频器中点不与负载中点相连。由两组三相桥组成一相构成的三相交交变频电路（如图5-25b）中，若要构成回路，必须要有不同输出相的两组桥中的四个晶闸管同时导电才能形成回路，流过电流。同组三相桥式变流电路要让两个晶闸管同时导电可以采取双窄脉冲方式触发，两组三相桥式变流电路要让四个晶闸管同时导电采取的是让触发脉冲有足够的宽度保证它们同时导通。（2）三相交交变频电路的输入输出特性三相交交变频电路的输入输出特性中，其输出上限频率和输出电压谐波与单相交交变频电路相同。但组合成三相交交变频电路之后，因三个单相交交变频电路同时工作，且彼此之间错开120o，整体的三相交交变频电路输入电流谐波、输入功率因数与单相交交变频时有差别。采用三相桥式电路的三相交交变频电路的输入电流谐波为：，k=1，2，3，…，m=0，1，2，3，…与单相交交变频电路工作时谐波对比，部分谐波已相互抵消，总的谐波种类减小。图5-26展示了三相交交变频电路输出电压、单相输出时输入电流、三相输出时输入电流波形。观察波形可见，输入电流中被输出频率调制的分量在单相输出时较大，在三相输出时已经得到了抑制。图5-26交交变频电路输入电流波形至于功率因数，因为三相交交变频电路是由三个单相交交变频电路组合而成，每相交交变频电路均可以用有功功率、无功功率、视在功率来衡量。组合而成的三相交交变频电路所输出的（三相负载消耗的）有功功率是三个单相交交变频电路的累加。视在功率不可以累加，其原因是，视在功率是交流输入总电流有效值与电压有效值的乘积。三个单相交交变频电路组合运行，原来单相交交变频电路所存在的部分谐波在三相运行中被抵消，致使三相交交变频电路的输入电流谐波比三个单相交交变频电路的谐波总和要小，使得三相交交变频电路的视在功率比三个单相交交变频电路视在功率的和要小。三相交交变频电路功率因数要比单相交交变频电路功率因数要高些，可表示为：（3）三相交交变频电路的功率因数改善及输出电压提升对于星形连接的三相交交变频电路，每一相交交变频电路输出的是相电压，加至负载上的是两相电压的差，即线电压。在各相电压中叠加相同的直流分量或输出频率的3次谐波分量，这些分量在负载的线电压中将没有反映，也不会加到负载上，对负载运行没有任何影响，但可以改善输入功率因数并提高输出电压。注意：对于公共母线进线的三相交交变频电路，这种方法不适用。当交交变频电路输出电压较低时，各组变流电路触发角均在90o附近变化，如图5-23所示。显然此时交交变频电路输入功率因数很低。如果给每相交交变频电路输出电压上均叠加相同的直流电压分量，各组变流电路触发角将减小。施加到负载上的电压为线电压，各相的直流分量抵消，对负载的运行无任何影响，但整体的交交变频电路输入功率因数将得到提升。这种方法称之为直流偏置。除直流偏置外，对每相交流输出电压也可以采用梯形波输出控制方法，如图5-27所示。图5-27三相交交变频电路的梯形波输出控制方式使三组单相交交变频电路的输出电压均为梯形波，如图中的、所示，相电压波形中主要含有3次谐波，施加到负载上是线电压，其中三次谐波分量相互抵消，负载获得的线电压仍为正弦波。这种控制方式，由于变流电路有比较长时间工作于高输出电压区域，触发角较小，电路输入功率因数可以得到提升。采用正弦波输出控制方式，交交变流电路最大输出电压为时的输出直流电压值，而采用梯形波输出控制方法，其基波分量幅值可以提高15%。因此采用梯形波输出控制方法可使变频电路输出电压提升15%。采用梯形波输出控制方法相当于在输出电压中叠加三次谐波的交流分量，可称之为交流偏置。本节介绍的交交直接变频电路，只实现一次变换，电路变换效率高，负载为电机时，可以方便地实现电机四象限运行，低频时输出电压接近正弦波。电路结构复杂，受电源输入频率所限，输出频率较低，输入功率因数很低，输入电流所含谐波频谱复杂，谐波丰富。矩阵式变频电路就是由全控型电力电子器件组合的双向开关，按照斩控方式，利用输入交流电压构造输出交流电压。电路如图5-28所示。每一个开关均由两个全控型电力电子器件