电力电子课件-第六章 变频电路

1、1 第六章第六章 变频电路变频电路 1 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 2 61、基本概念、基本概念 一、分类一、分类 交直交和交交 二、工作原理二、工作原理 1.交直交变频器（无源逆变器) VT1、VT4和VT2、VT3轮流切换导通，uR为交变电压 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 3 61、基本概念、基本概念 2. 交交交变频器交变频器 正、反组轮流导通，得交变电压uR， 幅值：改变角；频率：正反组切换率。 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 4 61、基本概念、基本概念 3、 变频器的换流方式变频器的换流方式 换流概念；直流供电时，如使已通元件关断 （

2、1）、电网换流）、电网换流 利用电网电压换流，只适合交交变频器 （2）、负载谐振式换流）、负载谐振式换流 利用负载回路中形成的振荡特性，使电流自动过零，只要负载电流超前 于电压时间大于tq，即能实现换流，分串，并联。 VT2、VT3通后，经VT2、VT3反向加在VT1、VT4上 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 5 61、基本概念、基本概念 VT1导通，C充电左（）右（+），为换流做准备； VT2导通，C上电压反向加至VT1，换流，C反向充电。 （4）、采用自关断器件）、采用自关断器件 （3）、强迫换流）、强迫换流 附加换流环节，任何时刻都能换流 - -电力电子技术基础电力电子技术

3、基础- - 6 62、负载谐振式逆变器 1.并联谐振式逆变器并联谐振式逆变器2.串联谐振式逆变器串联谐振式逆变器 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 7 63、强迫换流式逆变器 属180导电型，次序 VT1- VT2- VT3- VT4- VT5- VT6- VT1. 任一瞬间都有三个晶闸管导通，三相电流同时流通。 串联电感式电压型逆变器串联电感式电压型逆变器 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 8 63、强迫换流式逆变器 导通情况导通情况 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 9 63、强迫换流式逆变器 (1) VT1稳定导通 0-t1 IT1=iA A点与P点同

4、电位 UC1=0 UC4=Ud，极性上(十)下(一) X、Y、A点的电位均为Ud (2) 换流阶段 t1=t2 在tl时刻触通VT4， C4经过VT4和 L4放电，UC4上的电压不能突变，L4 两端出现上(十)下(一)的电压Ud 工作原理工作原理 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 10 63、强迫换流式逆变器 L1两端也要感应上(十)下(一)的电压Ud 即X点相对N点的电位由Ud升至2Ud,VT1受反压Ud iT1: IA降至0，VT1关断；iT4: 0升至IA 在C4放电、C1充电过程中，应满足uC1+uC2=Ud， 当uc4=ucl=1/2Ud时，L4和L1上的电压也均1/2U

5、d， 故X点电位为Ud，则VTl反压=0。从t到此刻的时间即为VTl承受反 压时间t 结束时，uC4=0， X点、Y点和A点电位也都为零，ucl=Ud - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 11 63、强迫换流式逆变器 (3)环流阶段环流阶段 t2-t3 t=t2时，iT4=Im,随后小iT4下降，在L4两端产生上(一)下(十)的感应 电势,使VD4受正向电压而导通。在此期间VD4上通过两个电流 (a)沿VD4、L4、VT4形成的环流，使L4中的能量消耗在放电回路 电阻上； (b)沿VD4、A相负载、电源回路的电流，将负载电感中的能量反 馈到直流电源， iD4=IA+iT4 - -电力

6、电子技术基础电力电子技术基础- - 12 63、强迫换流式逆变器 (4)反馈阶段反馈阶段 t3-t4 t=t3时，环流衰减至零，VT4关断，而感性负载电流iA仍经VD4 流通，将负载电感的能量反馈至电源，当负载电流入下降至零， 整个换流过程即告结束。 (5)负载电流反向阶段负载电流反向阶段 t=t4，IA=0 由于触发脉冲宽度大于90电角度,VT4再次触发导,IA反向 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 13 63、强迫换流式逆变器 输出电压波形输出电压波形 0-60: uA0 = uB0 = Ud BAC BA ZZZ ZZ 并 并 dd U Z Z Z U 3 1 2 2 dd

7、BAC C docco U Z Z Z U ZZZ Z Uuu 3 2 2 并 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 14 63、强迫换流式逆变器 60-120: uB0 = CAB B d ZZZ Z U 并 = - 2/3 Ud uA0 = uC0 = CAB CA d ZZZ ZZ U 并 并 = -1/3 Ud - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 15 63、强迫换流式逆变器 uAB = uA0 - uB0 uBC = uB0 - uC0 uCA = uC0 uA0 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 16 64、逆变器的多重化技术 改善方波逆变的输出波形：

8、中小容量： 大容量：多重化技术 思路：用阶梯波逼近正弦波 一、直接输出多重化逆变器一、直接输出多重化逆变器 两个基本型电流型逆变器并联，相位相差30 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 17 64、逆变器的多重化技术 特点：特点：直接并联，结构简单，适用于低压电流 各逆变器功率因数不同，功率不同，提供转矩不同，各整流桥 须独立控制，整流变压器次级绕组应相互隔离。 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 18 64、逆变器的多重化技术 特点：特点：各逆变器输出功率因数，输出功率相同，各整流桥使用同一 控制器。 加变压器可适合高压电机 二、变压器输出多重化逆变器二、变压器输出多重化

9、逆变器 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 19 64、逆变器的多重化技术 三、谐波分析，比较三、谐波分析，比较 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 20 65、PWM逆变器 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 21 65、PWM逆变器 一、一、 基本原理基本原理 1、 单脉冲调制单脉冲调制 将VT1VT2和VT4VT3切换时间错开， 变化=脉宽也变化，=180 ，uAB为 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 22 65、PWM逆变器 uC三角载波信号电压 uT控制参考信号电压 u 调制脉冲信号，脉宽 取决于uT uC区间大小 2、多脉冲调制多脉冲调制

10、- -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 23 65、PWM逆变器 二、正弦波脉宽调制方法二、正弦波脉宽调制方法 1、 原理原理：选择正弦波电压作为参考控制信号电压在半周内区间大小不一， 故调制波宽度也不同，符合正弦变化规律。 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 24 65、PWM逆变器 2、脉宽调制方法、脉宽调制方法 (1)单极性调制单极性调制 半周期脉冲数为N，Um为等幅脉冲波幅值，设与正弦波幅值相等 N ttdU U ii N m m i i i 180 coscos 180 sin 1180 180 i 半周内第i个分段的起始点 脉宽 - -电力电子技术基础电力电子技术基

11、础- - 25 65、PWM逆变器 (2)双极性调制双极性调制 offVTVT onVTVTuu offVTVT onVTVTuu Tc TC 41 32 32 41 : : 、 、 、 、 K cm Tm i U U N sin 180 k 半周内第k个脉冲的中点距正弦波过零点的角度 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 26 65、PWM逆变器 (3)同步调制和异步调制同步调制和异步调制 (a)同步调制同步调制 三角波频率fC与正弦波频率fT（相当于逆变器输出频率） 同步： fC / fT =Const. 特点：正负半周对称，无偶次谐波 低频时：高次谐波 ，脉冲转矩、附加损耗、噪声

12、 高频时：三角波频率，元件开关次数，开关损耗 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 27 65、PWM逆变器 (b)异步调制异步调制 fC/ fT=变数 通常使三角波频率恒定 特点：正负半周不对称，出现偶次谐波； 输出电压半周内脉冲次数与输出频率成反比 (c)分级调制分级调制 取同步，异步调制之长处 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 28 66、交交变频电路 一、一、 工作原理工作原理 正组整流，反组封锁，u上(+)下(-) 反组整流，正组封锁，u上(-)下(+) 可得交变电压f1为切换频率 经晶闸管整流后得到，故不能高于电网频率，最高频率为电网频率的 1/31/2 一次变换，可采用电网换流 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 29 66、交交变频电路 三相交交变频器 半波整流：18个元件 桥式整流：36个元件 - -电力电子技术基础电力电子技术基础- - 30 66、交交变频电路 一、一、 正弦波交正弦波交交变频器交变频器 方波： 正弦波： 半个周期内，导通组控制角 不是固定值。 90090 近似正弦波 - -电力电子技术基础电力电子技术基础-