《交直交变频器》PPT课件.ppt
《《交直交变频器》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《交直交变频器》PPT课件.ppt(42页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第5章 交-直-交变换器,主要内容:电压型和电流型变换器原理;SPWM型变换器。,5.1 简 介,交-直-交变换器就是把工频交流电先通过整流器整流成直流,而后再通过变换器,把直流电逆变成为频率可调的交流电。交-直-交变换器可分为电压型和电流型。SPWM型变换器是给逆变器固定的直流电压,通过开关元件有规律的导通和关断,得到由宽度不同的脉冲组成的电压波形,削弱和消除某些高次谐波,得到具有较大基波分量的正弦输出电压。,5.2 电压型与电流型变换器,5.2.1 电压型变换器,1电路结构 电压型变换器的特点是直流电源接有很大的滤波电容,从逆变器向直流电源看过去电源内阻为很小的电压源,保证直流电压稳定。,
2、2.输出电压波形开关元件每隔60电角度按标号1、2、3、4、5、6的次序导通,每个元件导通180就关断,即同一支臂的两个元件一个导通,另一个关断,经过360完成输出电压波形的一个周期。,图5-3 三相变换器输出电压波形,三相线电压为120宽交变方波。图5-3(a)、(b)、(c)中电压波形幅值为Ud/2的矩形波。线电压的有效值:(5-4)线电压基波分量有效值:(5-5)这种变换器向对称的星形连接的负载供电,输出线对中点的电压即相电压波形,在每个周期中有六个不同状态,故称六阶梯波,如图5-4所示。,图5-4 三相变换器相电压波形和在每周期的六个状态,状态1,060期间,开关元件5、6、1导通,相
3、当于5、6、1开关闭合。输出端U、W接到电源正极,V端接电源负极,线电压UUV=Ud,UVW=-Ud,UWU=0,UUN=UWN=+Ud/3,UVN=-Ud/3。依次类推其他5个状态内UUN。UVN和UWN波形与UUN一样,只是时间上滞后120和240。综上所述,交-直-交变频原理为频率不变的交流电源经整流器变为直流电,再经逆变器,在其开关元件有规律的导通和关断,即每隔60导通一个,导通180后关断,一个周期中变换器输出的线电压为方形波,相电压为六阶梯波的交流电。改变元件导通与关断的频率快和慢,就能改变输出交流电频率高和低,改变直流环节电压高和低,就能调节交流输出电压幅值大与小。,3.输出电流
4、波形 图5-6 三相变换器接阻抗负载电压电流波形,5.2.2 电流型变换器,1.电路结构电流型变换器的电路原理图如图5-7所示,电流型变换器的特点是直流电源接有很大的电感,从逆变器向直流电源看过去电源内阻为很大的电流源,保证直流电流基本无脉动。,2工作原理电流型变换器的基本工作方式是120 导通方式,即每个开关管导通120,按VT1到VT6的顺序每隔60依次导通。其变换器输出电流波形如图5-8所示。在电流型变换器中,为吸收换相时负载电感中的能量,如图5-7所示,在交流输出侧加入了电容器。在换相时,由于负载电感中的能量给电容充电,从而变换器的输出电压出现电压尖峰。,图5-8 电流型变换器输出电流
5、波形由电压型变换器的波形分析可类推得电流型变换器的输出基波电流有效值为(5-6),5.3 电压型变换器与电流型变换器的比较,5.4 脉宽调制(SPWM)变换器,功率晶体管、功率场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管(BJT、MOSFET、IGBT)是自关断器件。用它们作开关元件构成的SPWM变换器,可使装置的体积小、斩波频率高、控制灵活、调节性能好、成本低。SPWM变换器,简单地说,是控制逆变器开关器件的通断顺序和时间分配规律,在变换器输出端获得等幅、宽度可调的矩形波。这样的波形可以有多种方法获得。,5.4.1 正弦脉宽调制原理及其优点,1SPWM原理根据采样控制理论,冲量相等而形状不同的窄脉冲作用
6、于惯性系统上时,其输出响应基本相同,且脉冲越窄,输出的差异越小。它表明,惯性系统的输出响应主要取决于系统的冲量,即窄脉冲的面积,而与窄脉冲的形状无关.图5-11给出了几种典型的形状不同而冲量相同的窄脉冲。他们的面积(冲量)均相同。当它们分别作用在同一个的惯性系统上时,其输出响应波形基本相同。当窄脉冲变为图5-11(d)所示的单位脉冲函数时,系统的响应则变为脉冲过渡函数。,图5-11 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲,图5-12画出了一正弦波的正半波,并将其划分为k等分(图中k7)。将每一等分中的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形波所替代,从而得到一组等效于正弦波的一组等幅不
7、等宽的矩形脉冲的方法称为逆变器的正弦脉宽调制(SPWM)。,2单极性调制,3双极性调制,一般将正弦调制波的幅值与三角载波的峰值之比定义为调制度M(亦称调制比或调制系数。在SPWM变换器中,使用最多的是三相桥式逆变器。三相桥式逆变器一般都采用双极性控制方式。U、V和W三相的SPWM的控制通常公用一个三角波载波信号,用三个相位互差120的正弦波作为调制信号,以获得三相对称输出。U、V和W各相功率开关器件的控制规律相同。,三相桥式逆变器,在双极性SPWM控制方式中,同一相上、下两个臂的驱动信号都是互补的。但实际上为了防止上、下两个臂直通而造成短路,在给一个臂施加关断信号后,再延迟时间,才给另一个臂施
8、加导通信号。延迟时间的长短主要由功率开关器件的关断时间决定。这个延迟时间将会给输出的SPWM波形带来影响,使其偏离正弦波。,图5-15 三相SPWM波形,3SPWM的优点(1)在一个可控功率级内调频、调压,简化了主电路和控制电路的结构,使装置的体积小、重量轻、造价低。(2)直流电压可由二极管整流获得,交流电网的输入功率因数接近1;如有数台装置,可由同一台不可控整流器输出作直流公共母线供电。(3)输出频率和电压都在逆变器内控制和调节,其响应的速度取决于电子控制回路,而与直流回路的滤波参数无关,所以调节速度快,并且可使调节过程中频率和电压相配合,以获得好的动态性能。(4)输出电压或电流波形接近正弦
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 交直交变频器 交直交 变频器 PPT 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5458182.html