电力电子技术7

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1、§6.5交-交变频电路通常变频器分为交-直-交变频器和交-交变频器两种结构。本节讲述采用晶闸管的交-交变频电路，这种电路也称为周波变流器(Cycloconvertor)。交－交变频电路是把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路。因为没有中间直流环节，因此属于直接变频电路。交-交变频电路广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交-交变频电路。单相输出交-交变频电路是三相输出交-交变频电路的基础。本节以单相输出交-交变频电路为例，介绍交-交变频电路的构成、工作原理、控制方法及输入输出特性。交-交变频电路的基本原理电路由P组和N组反并联的晶闸管变流电路

2、构成，和直流电动机可逆调速用的四象限变流电路完全相同。变流器P和N都是相控整流电路，P组工作时，负载电流io为正，N组工作时，io为负。让两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电。改变两组变流器的切换频率，就可以改变输出频率wo。改变变流电路工作时的控制角a，就可以改变交流输出电压的幅值。为了使输出电压uo的波形接近正弦波，可以按正弦规律对a角进行调制。对感性负载而言，当控制角=90O时，直流侧输出电压（平均值）为0，正负面积相等。可在半个周期内让正组变流器P的a角按正弦规律从90°逐渐减小到0°或某个值，然后再逐渐增大到90°。这样，每个控制间隔内的平均输出电压

3、就按正弦规律从零逐渐增至最高，再逐渐减低到零，如图中虚线所示。另外半个周期可对变流器N进行同样的控制。变流器P和N都是三相半波相控电路时的波形。输出电压uo并不是平滑的正弦波，而是由若干段电源电压拼接而成。在输出电压的一个周期内，所包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。因此，交-交变频电路通常采用6脉波的三相桥式电路或12脉波变流电路。以三相桥式电路最常用。2．整流与逆变工作状态交－交变频电路的负载可以是阻感负载、电阻负载、阻容负载或交流电动机负载。这里以阻感负载为例来说明电路的整流工作状态与逆变工作状态，这种分析也适用于交流电动机负载。对于单相交-交变频电路，假设负载阻抗

4、角为j，即输出电流滞后于输出电压j角。另外，两组变流电路在工作时采取直流可逆调速系统中的无环流工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。一个周期内负载电压、电流波形及正反两组变流电路的电压、电流波形。由于变流电路的单向导电性，在t1~t3期间的负载电流正半周，只能是正组变流电路工作，反组电路被封锁。其中在t1~t2阶段，输出电压和电流均为正，故正组变流电路工作在整流状态，输出功率为正。在t2~t3阶段，输出电压已反向，但输出电流仍为正，正组变流电路工作在逆变状态，输出功率为负。在t3~t5阶段，负载电流负半周，反组变流电路工作，正组电路被封锁。其中在t3~t4阶

5、段，输出电压和电流均为负，反组变流电路工作在整流状态，在t4~t5阶段，输出电流为负而电压为正，反组变流电路工作在逆变状态。在阻感负载的情况下，一个输出电压周期内交-交变频电路有4种工作状态。哪组变流电路工作是由输出电流的方向决定的，与输出电压极性无关。变流电路工作在整流状态还是逆变状态，则是根据输出电压方向与输出电流方向是否相同来确定的。单相交-交变频电路输出电压和电流的波形：如果考虑到无环流工作方式下负载电流过零的死区时间，一周期的波形可分为6段，第1段io<0，uo>0，为反组逆变。第2段电流过零，为无环流死区，第3段io>0，uo>0，为正组整流。单相交-交变频电路输出电压

6、和电流波形第4段io>0，uo<0，为正组逆变。第5段又是无环流死区，第6段io<0，uo<0，为反组整流。在负载电流过零，两组桥进行切换之际，必须留有两组桥全都封锁的死区时间，即第2、5两段，以保证可靠的换流，否则在一组尚未完全关断时，另一组已经开通，会造成两组之间电源短路（大环流）。当输出电压和电流的相位差<900时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为正，电动机工作在电动状态；当二者相位差>900时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为负，即电网吸收能量，电动机工作在发电状态。3.控制角的变化规律与控制方法通过不断改变控制角，使正、反两组三相整流器输出电压波形的平均值

7、按正弦规律变化，即交-交变频电路输出电压波形的平均值为正弦波。与之相对应的角的变化规律，即三相可控整流的SCR触发控制角的变化规律，通常采用余弦交点法。余弦交点法可以用模拟电路来实现，但线路复杂，且不易实现准确的控制。采用计算机控制时可方便地实现准确的运算，而且除计算a角外，还可以实现各种复杂的控制运算，使整个系统获得很好的性能。4．输入输出特性（1）输出上限频率交-交变频电路的输出电压是由电网电压的多个正弦波片段拼接而成的，来逼近低频正弦波（平均值按正弦规律变化）