交流调速3-电力电子变频器及pwm控制原理

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1、第3章电力电子变频器及PWM控制原理第3章电力电子变频器及PWM控制原理1第3章电力电子变频器及PWM控制原理对于异步电机的变压变频调速，必须具备能够同时控制电压幅值和频率的交流电源，而电网提供的是恒压恒频的电源，因此应该配置变压变频器，又称VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）装置。最早的VVVF装置是旋转变频机组，即由直流电动机拖动交流同步发电机，调节直流电动机的转速就能控制交流发电机输出电压和频率。自从电力电子器件获得广泛应用以后，旋转变频机组已经无例外地让位给静止式

2、的变压变频器了。2第3章电力电子变频器及PWM控制原理3.1电力电子变压变频器的主要类型3.1.1交-交变压变频器-直接变频装置交-交变压变频器只有一个变换环节，把恒压恒频（CVCF）的交流电源直接变换成VVVF输出，因此又称直接式变压变频器。有时为了突出其变频功能，也称作周波变换器CVCFVVVFAC交－交变压变频AC50Hz3第3章电力电子变频器及PWM控制原理1.整流器组合式交-交变压变频器交-交变压变频器的基本电路结构常用的交-交变压变频器输出的每一相都是一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆

3、线路。即每一相都相当于一套直流可逆调速系统的反并联可逆线路。VF+Id-VR~50Hz负u0~50Hz载--I+d4第3章电力电子变频器及PWM控制原理交-交变压变频器的控制方式(1)整半周控制方式正、反两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压u0，u0的幅值决定于各组可控整流装置的控制角，u0的频率决定于正、反两组整流装置的切换频率。如果控制角一直不变，则输出平均电压是方波。u0正组通正组通t反组通反组通方波形平均输出电压波形5第3章电力电子变频器及PWM控制原理(2)调制控制方式要获得正弦

4、波输出，就必须在每一组整流装置导通期间不断改变其控制角。pp=2=0u0=2ABC0wtDEF当角按正弦规律变化时，半周中的平均输出电压即为图中蓝线所示的正弦波。对反向组负半周的控制也是这样。6第3章电力电子变频器及PWM控制原理(3)单相交-交变频电路输出电压和电流波形uoOwtioOwt134625图4-207第3章电力电子变频器及PWM控制原理(4)三相交-交变频电路三相交交变频电路可以由3个单相交交变频电路组成三相桥式交-交变频电路如果每组可控整流装置都用桥式电路，含6个晶闸管（当每一桥臂都是单

5、管时），则三相可逆线路共需36个晶闸管，即使采用零式电路也须18个晶闸管。8第3章电力电子变频器及PWM控制原理交-交变压变频器的基本特点交-交变压变频器虽然在结构上只有一个变换环节，省去了中间直流环节，看似简单，但所用的器件数量却很多，总体设备相当庞大。这类交-交变频器的其他缺点是：输入功率因数较低，谐波电流含量大，频谱复杂，因此须配置谐波滤波和无功补偿设备，其最高输出频率不超过电网频率的1/3~1/2。一般主要用于轧机主传动、球磨机、水泥回转窑等大容量、低转速的调速系统，供电给低速电机直接传动时，可以省去

6、庞大的齿轮减速箱。9第3章电力电子变频器及PWM控制原理2.矩阵式交-交变压变频器电流霍尔传感器基本电路结构反向串联的IGBT模块构成双向开关采用自关断全控型器件IGBT10第3章电力电子变频器及PWM控制原理安全换流策略（1）换流时确保连接同一输出相的各输入相双向开关不能同时导通，否则将造成输入两相短路。（2）换流时不允许三组开关同时断开，即不允许有切换死区。四步换流策略11第3章电力电子变频器及PWM控制原理表3-14个单向开关的允许组合VT1pVT1nVT2pVT2niL方向11100+-20011+

7、-31000+40100-50010+60001-71010+80101-12第3章电力电子变频器及PWM控制原理输出电压u=Tu0i当要求输出电流为正弦波并采用高频调制时，最高输出电压为输入电压的0.866倍。13第3章电力电子变频器及PWM控制原理矩阵式交-交变压变频器的特点（1）体积小、结构紧凑、效率较高；（2）输入的相电流是连续的正弦波，其相位可控；（3）可以输出正弦负载电压，且输出电压频率和幅值范围连续可调；（4）可以实现能量双向流动，便于电动机实现四象限运行。为了实现对18个IGBT进行实时、适

8、当的控制，需要精确快速地检测三相交流电源电压、输出电压和三相负载电流，并构成被控量大全数字化反馈控制系统。14第3章电力电子变频器及PWM控制原理3.1.2交-直-交变压变频器-间接变频装置1.交-直-交变压变频器交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流。恒压恒频中间直流环节变压变频(CVCF)(VVVF)AC整流DC逆变AC~5