七章节交交变频电路.ppt
March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-1,第七章 交交变频电路,交流变换的目的：调节电压、频率、相位形式：交直交变频器（整流器逆变器）交交变频器（直接变频器）,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-2,第一节 基本原理及应用整流电路：Ud 0 或 Ud 0三相半波整流电路：Ud=1.17 U2 cos 交交变频器：在 0 至 之间变化，输出交流电压正、负两组整流器反并联，输出交流电流,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-3,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-4,输出电压、电流波形图：,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-5,三相零式交交变频器：,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-6,应用领域：大功率、低速交流传动（轧钢机、矿井提升机、造纸、冶炼等）分类：单相、三相桥式、零式有环流、无环流高频(f0 fi)、低频(f0 fi),March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-7,本章主要内容掌握交交变频电路的原理及电路，分析其优缺点。掌握三相周波变流器的有环流运行，了解倍频电路及电流型单相三相交交变频电路。重点：交交变频电路（周波变流器）的原理及电路。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-8,第四节 三相交交变频器,三相输入、三相输出应用普遍常用零式及桥式交交变频器比较：元件 整流 脉波 输出 谐波 功率 个数 形式 数 电压 含量 等级零式18支 半波 少 低 较高 中等桥式36支 全波 多 高 较低 大,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-9,三相输出各差120，基本原理相同。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-10,i0 0正组工作，UP=Ud=1.17U2cosP,0 P，UP 可正可负。i0 0负组工作，UN=-Ud=-1.17U2cosN 平均值 UN=UP，N=-P。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-11,输出瞬时值 uN uP，u=uP uN。u 在正、负组间产生环流，采用电抗器限制。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-12,有环流运行方式：目的：使正、负组输出电流平滑过渡。特点：正、负组同时工作，采用环流电抗器抑制组间环流。优点：正、负组自动切换，输出电流连续、平滑、无死区，系统动态性能高，稳定性好缺点：增加电抗器，成本高，损耗大。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-13,无环流运行方式：目的：取消电抗器，降低成本及损耗。特点：i0 0 时正组工作，封锁负组，i0 0 时负组工作，封锁正组。优点：无组间环流，成本低，损耗小。缺点：需要检测电流过零点，控制复杂，控制失败时，造成组间电源短路，输出电流存在死区，波形畸变。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-14,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-15,交交变频器输出电压：输出电压峰值：输出电压有效值：电压降系数：改变 min，可调节输出电压U0。min=0 时，=1，U0=U0max=0.83 U2。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-16,交交变频器控制方法：余弦交点法：给定输出曲线与一余弦曲线相交，在交点处产生各晶闸管的触发脉冲。改变给定曲线的频率和幅值，可控制输出电压的频率和大小。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-17,交交变频器输出频率：f0/fi=1/2 时，半周期内有 6 脉波，谐波大 f0/fi=1/3 时，半周期内有 9 脉波，谐波较小 f0/fi=1/6 时，半周期内有 18 脉波，谐波小为了减小谐波含量，降低负载转矩脉动，应保证 f0/fi 1/3，即 f0 16.7 Hz。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-18,交交变频器的功率因数：整流电路：cos=cos交交变频器：因为 0，所以 cos cosmin，cos=f(,cos)，cos负载功率因数。输入侧总功率因数：,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-19,交交变频器的优点：无中间直流环节，损耗小，效率高。开关器件采用晶闸管，以利于大功率应用，采用电源自然换相，不需强迫换流电路。可以实现能量反馈，使电机作四象限运行。输出低频时，谐波含量小，负载转矩脉动低。因此适用于大功率、低速交流传动领域。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-20,交交变频器的缺点：晶闸管元件数量多，成本高，控制复杂。最高输出频率受限制，f0/fi 1/3。输入侧功率因数低，当输出电压较低时，功率因数更低。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-21,第二节 倍频电路,一、三倍增频器电阻负载，电压过零 时 T 自然关断。一个周期六次换流，正、负组轮流导通、关断。f0=3 fi 输入功率因数低,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-22,二、负载换流的倍频器R、L、C串联谐振，输出电流接近于正弦。谐振半个周期后，晶闸管因 iT 0自然关断。正、负组交替导通，产生交变电流。正、负组间留有死区，以使晶闸管可靠关断。,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-23,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-24,输出频率 谐振频率控制方法：在每一个电流脉冲开始之前：根据所需电流方向决定触发正组或负组根据所需电流大小在三个输入电压中选择，并触发相应的晶闸管。电压选择原则：正组：选择最大正电压负组：选择最大负电压,March 30,2000,北方交通大学电气工程系,7-25,第五节 电流型交交变频电路,电流型输出交变电流单相输入，三相输出由两个电流型逆变器 反并联构成。f0/fi 1/3 时，晶闸 管可实现自然换流，不需强迫换流电路。,
