電子電力基礎(chǔ)課件-5

4.3.1單相交交變頻器晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器(Cycloconvertor)把電網(wǎng)頻率的交流電變成可調(diào)頻率的交流電的變流電路，屬于直接交交變頻電路。廣泛用于大功率交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)際使用的主要是三相輸出交交變頻電路。11、電路構(gòu)成和基本工作原理4.3.1單相交交變頻器電路構(gòu)成由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成。變流器P和N都是相控整流電路。2將兩組三相可逆整流器反并聯(lián)即可構(gòu)成單相變頻電路。三相半波-單相交-交變頻電路三相橋式-單相交-交變頻電路34.3.1單相交交變頻器工作原理P組工作時(shí)，負(fù)載電流io為正。N組工作時(shí)，io為負(fù)。兩組變流器按一定的頻率交替工作，負(fù)載就得到該頻率的交流電。改變兩組變流器的切換頻率，就可改變輸出頻率wo改變變流電路的控制角a，就可以改變交流輸出電壓的幅值。4為使uo波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對(duì)a角進(jìn)行調(diào)制。在半個(gè)周期內(nèi)讓P組（三相半波相控電路）a

角按正弦規(guī)律從90°減到0°或某個(gè)值，再增加到90°，每個(gè)控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增至最高，再減到零。另外半個(gè)周期可對(duì)N組進(jìn)行同樣的控制。uo由若干段電源電壓拼接而成，在uo的一個(gè)周期內(nèi)，包含的電源電壓段數(shù)越多，其波形就越接近正弦波。56

2、

整流與逆變工作狀態(tài)圖4-14

理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)4.3.1單相交交變頻器阻感負(fù)載為例，也適用于交流電動(dòng)機(jī)負(fù)載。把交交變頻電路理想化，忽略變流電路換相時(shí)uo的脈動(dòng)分量，就可把電路等效成圖4-14a所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)。7工作原理分析t1~t3期間：io正半周，正組工作，反組被封鎖。t1~t2：uo和io均為正，正組整流，輸出功率為正。t2~t3

：uo反向，io仍為正，正組逆變，輸出功率為負(fù)。設(shè)負(fù)載阻抗角為j

，則輸出電流滯后輸出電壓j角。兩組變流電路采取無環(huán)流工作方式，即一組變流電路工作時(shí)，封鎖另一組變流電路的觸發(fā)脈沖。t3~t5期間：io負(fù)半周，反組工作，正組被封鎖。t3~t4：uo和io均為負(fù)，反組整流，輸出功率為正。t4~t5：uo反向，io仍為負(fù)，反組逆變，輸出功率為負(fù)8圖4-19理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)9小結(jié)：哪一組工作由io方向決定，與uo極性無關(guān)。工作在整流還是逆變，則根據(jù)uo方向與io方向是否相同確定。當(dāng)uo和io的相位差小于90°時(shí)，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為正，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)二者相位差大于90°時(shí)，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為負(fù)，電網(wǎng)吸收能量，電動(dòng)機(jī)為發(fā)電狀態(tài)。10考慮無環(huán)流工作方式下io過零的死區(qū)時(shí)間，一周期可分為6段。圖4-20單相交交變頻電路輸出電壓和電流波形第1段

io

<0，

uo

>0，反組逆變第2段電流過零，為無環(huán)流死區(qū)第3段

io>0，

uo>0，正組整流

第4段

io>0，uo

<0，正組逆變

第5段又是無環(huán)流死區(qū)第6段

io

<0，uo

<0，為反組整流114、輸入輸出特性4.3.1單相交交變頻器(1)

輸出上限頻率

輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所含電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重。電壓波形畸變及其導(dǎo)致的電流波形畸變和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高的主要因素。構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，輸出上限頻率就越高。當(dāng)采用6脈波三相橋式電路時(shí)，輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的1/3~1/2。電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，交交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz。3、輸出正弦波電壓的調(diào)制方法介紹最基本的、廣泛使用的余弦交點(diǎn)法。（簡(jiǎn)單了解）12(2)

輸入功率因數(shù)輸入電流相位滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無功功率。功率因數(shù)較小。(4)輸入電流諧波(3)輸出電壓諧波輸出電壓的諧波頻譜非常復(fù)雜，既和電網(wǎng)頻率fi以及變流電路的脈波數(shù)有關(guān)，也和輸出頻率fo有關(guān)。各次諧波的幅值要比可控整流電路的諧波幅值小。13

應(yīng)用主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路中。目前已在軋機(jī)主傳動(dòng)裝置、鼓風(fēng)機(jī)、礦石破碎機(jī)、球磨機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等場(chǎng)合應(yīng)用。既可用于異步電動(dòng)機(jī)，也可用于同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。

交交變頻電路的主要特點(diǎn)和不足：優(yōu)點(diǎn)是：只用一次變流，效率較高；可方便地實(shí)現(xiàn)四象限工作；低頻輸出波形接近正弦波。缺點(diǎn)是：接線復(fù)雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管；受電網(wǎng)頻率和交流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；輸入功率因數(shù)較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。14本章小結(jié)本章的要點(diǎn)如下：(1)交流—交流變流電路的分類及其基本概念；(2)單相交流調(diào)壓電路的電路構(gòu)成，在電