电力电子第10章 电力电子技术的应用.ppt

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1、第10章电力电子技术的应用10.1晶闸管直流电动机系统10.2变频器和交流调速系统10.3不间断电源10.4开关电源组合变流电路：将AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC四大类基本变流　　电路中的某几种组合起来，实现一定的新功能。■间接交流变流电路：先整流+后逆变　　应用：变压变频变流电路（VariableVoltageVariableFrequency—VVVF），主要用作变频器。恒压恒频变流电路（ConstantVoltageConstantFrequency—CVCF），主要用作不

2、间断电源（UninterruptablePowerSupply——UPS）。■间接直流变流电路：先逆变+后整流　　应用：各种开关电源（SwitchingModePowerSupply——SMPS）引言■直流调速传动系统的缺点◆受使用环境条件制约。◆需要定期维护。◆最高速度和容量受限制。■交流调速传动系统的优点◆克服了直流调速传动系统的缺点。◆交流电动机结构简单，可靠性高。◆节能。◆高精度，快速响应。交流电机的控制技术较为复杂，对所需的电力电子变换器要求也较高，所以直到近二十年时间，随着电力电子技

3、术和控制技术的发展，交流调速系统才得到迅速的发展，其应用已在逐步取代传统的直流传动系统。10.2变频器和交流调速系统■交直交变频器（VariableVoltageVariableFrequency，简称VVVF电源）是由AC/DC、DC/AC两类基本的变流电路组合形成，又称为间接交流变流电路，最主要的优点是输出频率不再受输入电源频率的制约。■再生反馈电力的能力当负载电动机需要频繁、快速制动时，通常要求具有再生反馈电力的能力。10.2.1交直交变频器1．电压型间接交流变流电路◆不能再生反馈的电压型间

4、接交流变流电路10.2.1交直交变频器在负载能量反馈到中间直流电路时，将导致电容电压升高，称为泵升电压，能量无法反馈回交流电源，泵升电压会危及整个电路安全。◆带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在R0上。10.2.1交直交变频器◆利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路当负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变状态，将电能反馈回电网。10.2.1交直交变频器◆整流和逆变均为PWM控制的电压型间接交流变流电路整流和逆变电路

5、均采用PWM控制，能量可双向流动。输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，且可实现电动机四象限运行。10.2.1交直交变频器2．电流型间接交流变流电路◆不能再生反馈电力的电流型间接交流变流电路整流电路为不可控的二极管整流时，电路不能将负载侧的能量反馈到电源侧。10.2.1交直交变频器◆采用可控整流的电流型间接交流变流电路为使电路具备再生反馈电力的能力，整流电路采用晶闸管可控整流电路。　　负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变状态，使中间直流电压反极性。10.2.1交直交变频器◆逆变为PWM控制

6、的电流型间接交流变流电路通过对逆变电路的PWM控制使输出为正弦波电流型交—直—交PWM变频电路10.2.1交直交变频器◆整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路通过对整流和逆变电路的PWM控制使输入输出均为正弦波10.2.1交直交变频器笼型异步电动机的定子频率控制方式：恒压频比（U/f）控制；转差频率控制；矢量控制；直接转矩控制等。10.2.2交流电机变频调速的控制方式1、恒压频比控制异步电动机的转速主要由电源频率和极对数决定，改变电源（定子）频率可对电动机进行调速，同时为了不使电动机因频

7、率变化导致磁饱和而造成励磁电流增大，引起功率因数和效率的降低，需对变频器的电压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定，即恒压频比控制，以维持气隙磁通为额定值。10.2.2交流电机变频调速的控制方式恒压频比控制电路实例☞为转速开环的控制方式，系统的静、动态性能有限10.2.2交流电机变频调速的控制方式2．转差频率控制☞为转速闭环的控制方式，可提高调速系统的动态性能。☞从异步电机稳态模型可证明，当稳态气隙磁通恒定时，电磁转矩近似与转差角频率s成正比，因此，控制s就相当于控制转矩，采用转速闭环的转差

8、频率控制，使定子频率1=r+s，则1随实际转速r增加或减小，得到平滑而稳定的调速，保证了较高的调速范围和动态性能。☞这种方法是基于电机稳态模型的，仍然不能得到理想的动态性能。10.2.2交流电机变频调速的控制方式3．矢量控制☞异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系统☞矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的动态数学模型，将定子电流分解为励磁分量和与此垂直的转矩分量，参照直流调速系统的控制方法，分别独立地对两个电流分量进行控制☞该方式需要实现转速和磁链的解耦