电力电子技术-新能源变换技术教学课件：4.3.2 交直交变频器

新能源变换技术

交-直-交变频器交-直-交变频器变频器主电路结构先将恒压恒频（CVCF）的交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变换成可调的交流电的间接型变频电路。一、交-直-交变频器变频器主电路结构先将恒压恒频（CVCF）的交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变换成可调的交流电的间接型变频电路。一、几种典型的交直交变频器交流电动机的变频调速控制为了保持额定磁通基本不变，在调节定子频率的同时必须同时改变定子的电压。因此，必须配备变压变频（VVVF）装置。它的核心部分就是变频电路。一、几种典型的交直交变频器按照不同的控制方式（1）采用可控整流器调压、逆变器调频的控制方式:一、几种典型的交直交变频器调压和调频在2个环节上分别进行，在控制电路上协调配合，结构简单，控制方便。按照不同的控制方式（1）采用可控整流器调压、逆变器调频的控制方式:一、几种典型的交直交变频器输入环节采用晶闸管可控整流器电压较低电网侧功率因数较低每周换相6次输出的谐波较大输出环节由晶闸管组成多拍逆变器变频器按照不同的控制方式（2）采用不可控整流器整流、斩波器调压，再用逆变器调频的控制方式:一、几种典型的交直交变频器变频器整流环节采用二极管不可控整流器，只整流不调压，再单独设置斩波器，用脉宽调压。按照不同的控制方式（2）采用不可控整流器整流、斩波器调压，再用逆变器调频的控制方式:一、几种典型的交直交变频器克服了功率因数较低的缺点输出逆变环节未变谐波较大按照不同的控制方式（3）采用不可控制整流器整流，脉宽调制逆变器同时调压调频的控制方式:一、几种典型的交直交变频器不可控整流输入功率因数不变PWM逆变器输出谐波可以减小电压型变频器当中间直流环节采用大电容滤波时，直流电压波形比较平直;电流型变频器当交-直-交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流波形比较平直；一、几种典型的交直交变频器电压型变频器在理想情况下是一个内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波。电流型变频器因而电源内阻抗很大，对负载来说基本上是一个电流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波。一、几种典型的交直交变频器1.交—直—交电压型变频电路采用二极管构成整流器，完成交流到直流的变换，输出直流电压UD不可控。中间直流环节用大电容C滤波，电力晶体管VT1～VT6构成PWM逆变器，完成直流到交流的变换，并实现输出频率和电压同时调节，VD1～VD6是电压型逆变器所需的反馈二极管。二、几种典型的交直交变频器交-直-交电压型PWM变频电路1.交—直—交电压型变频电路由于整流电路输出的电压和电流极性都不能改变，因此该电路只能从交流电源向中间直流电路传输功率，进而再向交流电动机传输功率，而不能从直流中间电路向交流电源反馈能量。二、几种典型的交直交变频器交-直-交电压型PWM变频电路1.交—直—交电压型变频电路能量通过逆变电路中的反馈二极管流入直流中间电路，使直流电压升高而产生过电压，这种过电压称为泵升电压。二、几种典型的交直交变频器交-直-交电压型PWM变频电路负载电动机由电动状态转入制动运行电动机发电状态1.交—直—交电压型变频电路为了限制泵升电压，可给直流侧电容并联一个由电力晶体管VT0和能耗电阻R组成的泵升电压限制电路。二、几种典型的交直交变频器泵升电压超过一定数值时VT0导通能量消耗在R上对制动时间有一定要求的调速系统1.交—直—交电压型变频电路要求电动机频繁快速加减的场合，上述带有泵升电压限制电路的变频电路耗能较多，能耗电阻R也需较大的功率。因此，希望在制动时把电动机的动能反馈回电网。二、几种典型的交直交变频器有源逆变电路再生制动2.交—直—交电流型变频电路整流器采用晶闸管构成的可控整流电路，完成交流到直流的变换，输出可控的直流电压U，实现调压功能。中间直流环节用大电感L滤波。二、几种典型的交直交变频器晶闸管构成的串联二极管式电流型逆变电路直流到交流的变换输出频率的调节2.交—直—交电流型变频电路电力电子器件的单向导向性，使得电流ID不能反向，而中间直流环节采用的大电感滤波，保证ID的不变，但可控整流器的输出电压Ud是可以迅速反向的。二、几种典型的交直交变频器电流型变频电路能量回馈2.交—直—交电流型变频电路二、几种典型的交直交变频器电流型变频调速系统回馈制动电动运行2.交—直—交电流型变频电路UR为晶闸管可控整流器，UI为电流型逆变器。当可控整流器UR工作在整流状态（α＜90°）、逆变器工作在逆变状态时，电机在电动状态下运行。二、几种典型的交直交变频器2.交—直—交电流型变频电路直流回路电压Ud的极性为上正下负，电流由Ud的正端流入逆变器，电能由交流电网经变频器传送给电机，变频器的输出频率

1>

，电机处于电动状态。二、几种典型的交直交变频器2.交—直—交电流型变频电路如果降低变频器的输出频率，或从机械上抬高电机转速

，使

1＜

，同时使可控整流器的控制角α＞90°，则异步电机进入发电状态，且直流回路电压Ud

立即反向，而电流ID方向不变。二、几种典型的交直交变频器2.交—直—交电流型变频电路二、几种典型的交直交变频器逆变器UI变成整流器可控整流器UR转入有源逆变状态电能由电机回馈给交流电网交-直-交电流型PWM变频电路(三相异步电动机)逆变器为采用GTO作为功率开关器件的电流型PWM逆变电路，图中的GTO用的是反向导电型器件，因此，给每个GTO串联了二极管以承受反向电压。二、几种典型的交直交变频器交-直-交电流型PWM变频电路