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10.5功率因数校正技术10.6电力电子技术在电力系统中的应用10.7电力电子技术的其他应用本章小结10.2变频器和交流调速系统10.2.1交直交变频器10.2.2交流电机变频调速的控制方式10.2变频器和交流调速系统·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

2、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。10.2.1交直交变频器■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。◆图10-7所示的电压型交直交变频电路不能再生反馈电

3、力。☞其整流部分采用的是不可控整流，它和电容器之间的直流电压和直流电流极性不变，只能由电源向直流电路输送功率，而不能由直流电路向电源反馈电力。☞逆变电路的能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，而又不能反馈回交流电源，这将导致电容电压升高，称为泵升电压，泵升电压过高会危及整个电路的安全。图10-7不能再生反馈的电压型间接交流变流电路10.2.1交直交变频器图10-8带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路图10-9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图10-10整流和逆变均为PWM控制的电压型间接交流变流电路◆使电路具备再生

4、反馈电力能力的方法☞图10-8的电路中加入一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路，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，这种电路可运用于对电动机制动时间有一定要求的调速系统中。☞图10-9所示的电路增加了一套变流电路，使其工作于有源逆变状态，可实现电动机的再生制动；当负载回馈能量时，中间直流电压极性不变，而电流反向，通过控制变流器将电能反馈回电网。☞图10-10是整流电路和逆变电路都采用PWM控制的间接交流变流电路，可简称双PWM电路，该电路输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，但由于整流、逆变部分均为

5、PWM控制且需要采用全控型器件，控制较复杂，成本也较高。10.2.1交直交变频器图10-11采用可控整流的电流型间接交流变流电路图10-12电流型交—直—交PWM变频电路图10-13整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路☞图10-11给出了可以再生反馈电力的电流型间接交流变流电路，当电动机制动时，中间直流电路的电流极性不能改变，要实现再生制动，只需调节可控整流电路的触发角，使中间直流电压反极性即可。☞图10-12给出了实现基于上述原理的电路图，为适用于较大容量的场合，将主电路中的器件换为GTO，逆变电路输出端的电容C是为吸收GTO关断时产生的过

6、电压而设置的，它也可以对输出的PWM电流波形起滤波作用。☞电流型间接交流变流电路也可采用双PWM电路，为了吸收换流时的过电压，在交流电源侧和交流负载侧都设置了电容器；同时通过对整流电路的PWM控制可使输入电流为正弦波，并使输入功率因数为1。10.2.2交流电机变频调速的控制方式■笼型异步电动机的定子频率控制方式◆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

7、比控制，以维持气隙磁通为额定值。图10-14采用恒压频比控制的变频调速系统框图☞图10-14给出了一个实例，转速给定既作为调节加减速度的频率f指令值，同时经过适当分压，也被作为定子电压V1的指令值，该f指令值和V1指令值之比就决定了V/f比值，由于频率和电压由同一给定值控制，因此可以保证压频比为恒定；电机的转向由变频器输出电压的相序决定，不需要由频率和电压给定信号反映极性。10.2.2交流电机变频调速的控制方式◆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以证明，当稳态气隙磁通恒定时，电磁转矩近似与转差角频率s成

8、正比，因此，控制s就相当于控制转矩，采用转速闭环的转差频率控制，使定子频率1