变频器的基本结构和工作原理.ppt

§3.2交-直-交变频器

一、概述

1、交-直-交变频器是现在最常使用的变频器，按直流环节的储能方式分为电压型变频器、电流型变频器，按输出电压的调制方式分为PWM控制方式、PAM控制方式，目前广泛采用PWM方式变频器

2、交-直-交变频器电路结构如图，其中主电路包括整流电路、中间电路、逆变电路;二、整流电路

1、概述

整流电路〔RectifyingCircuit〕是一种将交流电能转换为直流电能的电路

2、分类

〔1〕按组成器件及控制能力：

〔a〕不可控整流电路：整流器件由不可控功率二极管组成，其直流整流电压和交流电源电压值之比固定不变

〔b〕半控整流电路：整流器件由可控开关器件和二极管混合组成，负载电源极性不能改变，但电压平均值可以调节

〔c〕全控整流电路：所有整流器件采用可控开关器件〔SCR、GTR、GTO、IGBT等〕，其输出直流电压平均值及极性可以通过控制元件的导通状况调节，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反响给电源;2、分类

〔2〕按交流电源相数：单相整流、三相整流

〔3〕按电路结构：

〔a〕零式电路：指带零点或中性点的电路，又称半波电路

〔b〕桥式电路：是由两个半波电路串联而成，又称全波电路

〔4〕按控制方式：

〔a〕相控式电路：通过控制开关器件触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式

〔b〕斩波式电路：利用开关器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到负载上，通过通、断的时间变化来改变负载电压平均值，称为斩波控制方式;3、不可控整流电路

〔1〕单相桥式整流电路

〔a〕结构：4个二极管按桥式方式连接

〔b〕工作原理过程：

0～π区间：

A点电位高于B点电位，

VD1、VD4承受正向压降导通，

VD2、VD3承受反向压降而截止，

电流id流通路径如图之①所示，

电流从A+→VD1→R→VD4→B－，

由于VD1、VD4导通时管压降很小，

可忽略不计，故可以看做电源电压

全部施加于负载电阻R上，

即输出电压ud=uAB=u2;3、不可控整流电路

〔1〕单相桥式整流电路

〔b〕工作原理过程：

π～2π区间：

B点电位高于A点电位，

VD2、VD3承受正向压降导通，

VD1、VD4承受反向压降而截止，

??流id流通路径如图之②所示，

电流从B+→VD2→R→VD3→A－，

由于VD2、VD3导通时管压降很小，

可忽略不计，故可以看做电源电压

全部施加于负载电阻R上，

即输出电压ud=uBA=-u2;3、不可控整流电路

〔2〕三相桥式整流电路

〔a〕概述

常用于三相交流电源供电的电力电子设备如变频器等

可将三相交流电压转换成直流电压

〔b〕结构

包括6个整流二极管

VD1、VD3、VD5阴极

连在一起，称共阴极组；

VD2、VD4、VD6阳极

连在一起，称共阳极组

该三相变压器接法

可消除高次谐波;3、不可控整流电路

〔2〕三相桥式整流电路

〔c〕电压波形;3、不可控整流电路

〔2〕三相桥式整流电路

〔d〕工作原理

三相对称交流电源接入U、V、W后，在同一时刻共阴极组阳极电位最高的那个二极管优先导通，共阳极组阴极电位最低的那个二极管优先导通，且只有以上两个二极管同时导通构成回路，其余4个二极管承受反向电压而截止

假设把三相交流电压一个周期6等分，每份所占相位角为60°，在任意一个60°相位角内始终有共阴极组和共阳极组各一个二极管同时处于导通状态，且任意一个二极管导通角都是120°

同一相上下桥臂的共阴极组和共阳极组二极管不能同时导通

在三相交流电压自然换相点〔即任意两相电压波形交叉点〕同组二极管之间换相导通〔流过某VD的电流迅速转移到其它VD流通，此过程称为换相或换流〕;3、不可控整流电路

〔2〕三相桥式整流电路

〔e〕工作过程

0~t1期间：

uWuUuV,W点电位最高，V点电位

最低，VD5、VD6优先导通，电流从

W→VD5→R→VD6→V，忽略二极管

正向压降，负载电阻R上电压ud=uWV，

VD5导通后使VD1、VD3阴极电位为uW

而承受反向电压截止。

同理VD6导通使VD4、VD2截止;3、不可控整流电路

〔2〕三相桥式整流电路

〔e〕工作过程

t1~t2期间：

刚过t1，那么uUuWuV,U点电位最高，

V点电位最低，VD5与VD1换相，

VD5截止，VD1导通，VD6仍旧导通，

即该期间VD1、VD6导通，其余截止，

电流从U→VD1→R→VD6→V，

负载电阻R上电压ud=uUV;3、不可控整流电路

〔1〕三相桥式整流电路

〔e〕工作过程

t2~t3期间：

刚过t2，那么uUuVuW,U点电位最高，

W点电位最低，VD6与VD2换相，

VD6截止，VD2导通，VD1仍旧导通，

即该期间VD1、VD2导通，其余截止，

电流从U→VD1→R→V