电力电子技术PPT课件第7章

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1、第7章变频电路7.1变频电路的基本工作原理7.2谐振式变频电路7.3三相桥式变频电路7.4交—交变频电路7.5脉宽调制（PWM）型变频电路习题及思考题7.1变频电路的基本工作原理图7-1（a）所示为单相桥式变频电路，该图中UD为通过整流电路将交流电整流而得的直流电源，晶闸管V1、V4称为正组，V2、V3称为反组。当控制电路使V1、V4导通，V2、V3关断时，在输出端获得正向电压uo；当控制电路使V2、V3导通，V1、V4关断时，输出端获得反向电压uo，即交替导通正组、反组的晶闸管，并且改变其导通关断的频率，就可在输出端获得频率不同的方波，其输出波形如图7-1（b）所示。如果改变正组和

2、反组的控制角α的大小，则可实现对输出电压幅值的调节。图7-1单相输出交—直—交变频电路(a)电路；(b)输出电压7.1.2单相输出交—交变频电路电路原理如图7-2（a）所示。电路由具有相同特征的两组晶闸管整流电路反并联构成，将其中一组称为正组整流器，另外一组称为反组整流器。如果正组整流器工作，反组整流器被封锁，负载端输出电压为上正下负；如果反组整流器工作，正组整流器被封锁，则负载端得到的输出电压为上负下正。这样，只要交替地以低于电源频率切换正、反组整流器的工作状态，即可在负载端获得交变的输出电压。图7-2单相输出交—交变频电路及波形图(控制角不变)(a)电路；(b)输出电压如果

3、在一个周期内控制角α是固定不变的，则输出电压波形为矩形波，如图7-2（b）所示。矩形波中含有大量的谐波，对电机的工作不利。如果控制角α不固定，在正组工作的半个周期内让控制角α按正弦规律从90°逐渐减小到0°，然后再由0°逐渐增加到90°，那么正组整流电路的输出电压的平均值就按正弦规律变化。控制角从零增大到最大，然后从最大减小到零，变频电路输出波形如图7-3所示（三相交流输入），该图中A～G点为触发控角的时刻。在反组工作的半个周期内采用同样的控制方法，就可得到接近正弦波的输出电压。图7-3交—交变频电路的输出波形(控制角变化)7.1.3两种变频电路的比较同交—直—交变频电路相比，交—

4、交变频电路有以下优缺点。1．优点(1）只有一次变流，且利用电网电源进行换流，不需要另接换流元件，提高了变流效率。(2）可以很方便地实现四象限工作。(3）低频时输出波形接近正弦波。2．缺点(1）接线复杂，使用的晶闸管数目多。(2）受电网频率和交流电路各脉冲数的限制，输出频率低。(3）采用相控方式，功率因数较低。由于上述的优缺点，交—交变频电路主要用于500kW或1000kW以上，转速在600r/min以下的大功率、低转速的交流调速装置中，目前已在矿石碎机、水泥球磨机、卷扬机、鼓风机及轧钢机主传动装置中获得较多的应用。它既可用于异步电动机传动，也可用于同步电动机传动。而交

5、—直—交变频电路主要用于金属熔炼、感应加热的中频电源装置，可将蓄电池的直流电变换为50Hz交流电的不停电电源、变频变压电源（VVVF）和恒频恒压电源等。通常又将交—直—交变频电路称为无源逆变电路。7.2谐振式变频电路7.2.1并联谐振式变频电路图7-4所示电路即为并联谐振变频电路的主电路。L为负载，换流电容C与之并联，L1～L4为四只电感量很小的电感，用于限制晶闸管电流上升率di/dt；由三相可控整流电路获得电压连续可调的直流电源UD，经过大电感LD滤波，加到由四个晶闸管组成的变频桥两端，通过该变频电路的相应工作，将直流电变换为所需频率的交流电供给负载。上述变频电路在直流环节中设置

6、大电感滤波，使直流输出电流波形平滑，从而使变频电路输出电流波形近似于矩形。由于直流回路串联了大电感，故电源的内阻抗很大，类似于恒流源，因此这种变频电路又被称为电流源型变频电路。图7-4并联谐振式变频电路图7-4电路一般多用于金属的熔炼、淬火及透热的中频加热电源。当变频电路中V1、V4和V2、V3两组晶闸管以一定频率交替导通和关断时，负载感应线圈就流入中频电流，线圈中即产生相应频率的交流磁通，从而在熔炼炉内的金属中产生涡流，使之被加热至熔化。晶闸管交替导通的频率接近于负载回路的谐振频率，负载电路工作在谐振状态，从而具有较高的效率。图7-5为变频电路工作时晶闸管的换流过程。当晶闸管V1

7、、V4触发时，负载L得到左正右负的电压，负载电流io的流向如图7-5（a）虚线所示。由于负载上并联了换流电容C，L和C形成的并联电路可近似工作在谐振状态，负载成容性，使io超前负载电压uo一个角度φ，负载中电流及电压波形如图7-6所示。当在t2时刻触发V2及V3晶闸管时，由于负载电压uo的极性此时对V2及V3而言为顺极性，使iV2及iV3从零逐渐增大；反之因V2及V3的导通，将uo电压反加至V1及V4两端，从而使iV1及iV4相应减小，在t2～t4时间内i