电力电子学第8章 组合变流电路课件.ppt

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1、《电力电子学》第8章组合变流电路1引言8.1间接交流变流电路8.2间接直流变流电路学习内容2第8章组合变流电路•引言基本的变流电路第2～5章分别介绍的AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC四大类基本的变流电路。组合变流电路将某几种基本的变流电路组合起来，以实现一定的新功能，即构成组合变流电路。间接交流变流电路先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，是先整流后逆变的组合。间接直流变流电路先将直流电逆变为交流电，再将交流电整流为直流电，是先逆变后整流的组合。38.1间接交流变流电路间接交流变流电路由整流电路、中间直流电路和逆变电路构成。分为电压型间接交流变流电路和电流

2、型间接交流变流电路间接交流变流电路的逆变部分多采用PWM控制。48.1间接交流变流电路8.1.1间接交流变流电路原理8.1.2交直交变频器8.1.3恒压恒频(CVCF)电源58.1.1间接交流变流电路原理当负载为电动机时，通常要求间接交流变流电路具有再生反馈电力的能力，要求输出电压的大小和频率可调，此时该电路又名交直交变频电路。1）电压型间接交流变流电路图8-1不能再生反馈的电压型间接交流变流电路68.1.1间接交流变流电路原理使电路具备再生反馈电力的能力的方法：图8－2带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路图8－3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78.1

3、.1间接交流变流电路原理图8－4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的构成完全相同，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。88.1.1间接交流变流电路原理2）电流型间接交流变流电路图8-5不能再生反馈电力的电流型间接交流变流电路图8-6采用可控整流的电流型间接交流变流电路98.1.1间接交流变流电路原理图8-8整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路图8-7电流型交-直-交PWM变频电路108.1.2交直交变频器晶闸管直流电动机传动系统存在一些固有的缺点：(1)受使用环境条件制约；(2

4、)需要定期维护；(3)最高速度和容量受限制等。交流调速传动系统除了克服直流调速传动系统的缺点外还具有：(1)交流电动机结构简单，可靠性高；(2)节能；(3)高精度，快速响应等优点。笼型异步电动机的定子频率控制方式，有：(1)恒压频比(U/f)控制；(2)转差频率控制；(3)矢量控制；(4)直接转矩控制等。118.1.2交直交变频器1）恒压频比控制为避免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，即恒压频比控制，以维持气隙磁通为额定值。恒压频比控制是比较简单，被广泛采用的控制方式。该方式被用于转速开

5、环的交流调速系统，适用于生产机械对调速系统的静、动态性能要求不高的场合。128.1.2交直交变频器图8-9采用恒压频比控制的变频调速系统框图138.1.2交直交变频器在稳态情况下，当稳态气隙磁通恒定时，异步电机电磁转矩近似与转差角频率成正比。因此，控制ws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w1=wr+ws，则w1随实际转速wr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转差频率控制方式可达到较好的静态性能，但这种方法是基于稳态模型的，得不到理想的动态性能。2）转差频率控制148.1.2交直交变频器异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系

6、统。传统设计方法无法达到理想的动态性能。矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的动态模型，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，类似直流调速系统中的双闭环控制方式。控制系统较为复杂，但可获得与直流电机调速相当的控制性能。3）矢量控制158.1.2交直交变频器4）直接转矩控制直接转矩控制方法同样是基于动态模型的，其控制闭环中的内环，直接采用了转矩反馈，并采用砰—砰控制，可以得到转矩的快速动态响应。并且控制相对要简单许多。168.1.3恒压恒频(CVCF)电源CVCF电源主要用作不间断电源(UPS)。UPS-Un

7、interruptiblePowerSuppliesUPS是指当交流输入电源（习惯称为市电）发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置。UPS广泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要求高的场合。178.1.3恒压恒频(CVCF)电源1）UPS基本工作原理:市电正常时，由市电供电，市电经整流器整流为直流，再逆变为50Hz恒频恒压的交流电向负载供电。同时，整流器输出给蓄电池充电，保证蓄电池的电量充足。此时负载可得到的高质量的交流电压，具有稳压、