变频器的基本结构和工作原理

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1、第三章变频器的基本结构和工作原理§3.1概述§3.2交-直-交变频器§3.3SPWM控制技术§3.4交-交变频器§3.1概述1、变频器是一种典型的采用了变频技术的电动机驱动控制用电气设备2、变频器电路由主电路和控制电路组成，其中主电路采用各种电力电子电路构成3、所谓电力电子电路是指利用电力电子器件对工业电能进行变换和控制的大功率电子电路。由于电力电子电路主要用来处理高电压大电流的电能，为了减少电路对电能的损耗，电力电子器件通常工作于开关状态，因此电力电子电路实质上是一种大功率开关电路4、电力电子电路是变频技术的具体实现，包括

2、整流电路（AC-DC转换电路）、斩波电路（DC-DC转换电路）、逆变电路（DC-AC转换电路）、交-交变频电路（AC-AC转换电路§3.2交-直-交变频器一、概述1、交-直-交变频器是现在最常使用的变频器，按直流环节的储能方式分为电压型变频器、电流型变频器，按输出电压的调制方式分为PWM控制方式、PAM控制方式，目前广泛采用PWM方式变频器2、交-直-交变频器电路结构如图，其中主电路包括整流电路、中间电路、逆变电路二、整流电路1、概述整流电路（RectifyingCircuit）是一种将交流电能转换为直流电能的电路2、分类（

3、1）按组成器件及控制能力：（a）不可控整流电路：整流器件由不可控功率二极管组成，其直流整流电压和交流电源电压值之比固定不变（b）半控整流电路：整流器件由可控开关器件和二极管混合组成，负载电源极性不能改变，但电压平均值可以调节（c）全控整流电路：所有整流器件采用可控开关器件（SCR、GTR、GTO、IGBT等），其输出直流电压平均值及极性可以通过控制元件的导通状况调节，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源§3.2交-直-交变频器2、分类（2）按交流电源相数：单相整流、三相整流（3）按电路结构：（a）零式电路：指带

4、零点或中性点的电路，又称半波电路（b）桥式电路：是由两个半波电路串联而成，又称全波电路（4）按控制方式：（a）相控式电路：通过控制开关器件触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式（b）斩波式电路：利用开关器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到负载上，通过通、断的时间变化来改变负载电压平均值，称为斩波控制方式§3.2交-直-交变频器二、整流电路3、不可控整流电路（1）单相桥式整流电路（a）结构：4个二极管按桥式方式连接（b）工作原理过程：0～π区间：A点电位高于B点电位，VD1、VD4承受正

5、向压降导通，VD2、VD3承受反向压降而截止，电流id流通路径如图之①所示，电流从A+→VD1→R→VD4→B－，由于VD1、VD4导通时管压降很小，可忽略不计，故可以看做电源电压全部施加于负载电阻R上，即输出电压ud=uAB=u2§3.2交-直-交变频器二、整流电路L1L2~220V3、不可控整流电路（1）单相桥式整流电路（b）工作原理过程：π～2π区间：B点电位高于A点电位，VD2、VD3承受正向压降导通，VD1、VD4承受反向压降而截止，电流id流通路径如图之②所示，电流从B+→VD2→R→VD3→A－，由于VD2、V

6、D3导通时管压降很小，可忽略不计，故可以看做电源电压全部施加于负载电阻R上，即输出电压ud=uBA=-u2§3.2交-直-交变频器二、整流电路L1L2~220V3、不可控整流电路（2）三相桥式整流电路（a）概述常用于三相交流电源供电的电力电子设备如变频器等可将三相交流电压转换成直流电压（b）结构包括6个整流二极管VD1、VD3、VD5阴极连在一起，称共阴极组；VD2、VD4、VD6阳极连在一起，称共阳极组该三相变压器接法可消除高次谐波§3.2交-直-交变频器二、整流电路3、不可控整流电路（2）三相桥式整流电路（c）电压波形§

7、3.2交-直-交变频器二、整流电路3、不可控整流电路（2）三相桥式整流电路（d）工作原理三相对称交流电源接入U、V、W后，在同一时刻共阴极组阳极电位最高的那个二极管优先导通，共阳极组阴极电位最低的那个二极管优先导通，且只有以上两个二极管同时导通构成回路，其余4个二极管承受反向电压而截止若把三相交流电压一个周期6等分，每份所占相位角为60°，在任意一个60°相位角内始终有共阴极组和共阳极组各一个二极管同时处于导通状态，且任意一个二极管导通角都是120°同一相上下桥臂的共阴极组和共阳极组二极管不能同时导通在三相交流电压自然换相点

8、（即任意两相电压波形交叉点）同组二极管之间换相导通（流过某VD的电流迅速转移到其它VD流通，此过程称为换相或换流）§3.2交-直-交变频器二、整流电路3、不可控整流电路（2）三相桥式整流电路（e）工作过程0~t1期间：uW>uU>uV,W点电位最高，V点电位最低，VD5、VD6优先导通，电