交流調(diào)速-第四章異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速

第四章異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速§4.1緒論§4.2靜止變頻裝置§4.3異步電機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性§4.4轉(zhuǎn)差頻率控制變頻調(diào)速系統(tǒng)返回目錄§4.1緒論本章主要介紹變頻裝置,變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性及轉(zhuǎn)差頻率控制和矢量變換控制變頻調(diào)速系統(tǒng)

變頻調(diào)速需要變頻電源。過(guò)去采用旋轉(zhuǎn)變頻機(jī)組或離子變頻器來(lái)改變電源頻率，設(shè)備投資大，效率低，可靠性差，目前已被靜止式變頻裝置所代替。從結(jié)構(gòu)上，靜止式變頻裝置可以分為交-直-交變頻器和交交變頻器。交-直-交變頻器，又稱為帶直流環(huán)節(jié)的變頻器或間接變頻器，它首先將電網(wǎng)的交流電通過(guò)整流器整流成直流，然后再經(jīng)逆變器將直流轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽仡l率的交流電。交交變頻器，又稱為直接變頻器，她將電網(wǎng)電源一次變換成可控頻率的交流電，沒(méi)有中間直流環(huán)節(jié)。目前應(yīng)用較多的是交-直-交變頻器?！?.2靜止式變頻裝置變頻器分類交-直-交變頻器交-交變頻器調(diào)壓方式：輸出自耦變壓器，相位控制，可控硅直流開關(guān)，PWM直流電源形式：輸電壓型，電流型換流電路：串聯(lián)電感式，串聯(lián)二極管式，帶輔助二極管式晶閘管導(dǎo)通時(shí)間：180度導(dǎo)電型，120度導(dǎo)電型相數(shù)：?jiǎn)蜗啵噙B接方式：反并聯(lián)，交叉，開口三角形，環(huán)形環(huán)流：有環(huán)流，無(wú)環(huán)流1，基本類型交直交變頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，由主回路和控制回路兩部分組成。整流器~3AC電網(wǎng)側(cè)變流器逆變器WW中間直流環(huán)節(jié)負(fù)載側(cè)整流器控制單元M~交直交變頻器結(jié)構(gòu)圖逆變器整流器ACM~（a）電壓型（b）電流型逆變器整流器ACM~www（1）電壓型中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，直流電壓比較平直，電源阻抗小，對(duì)負(fù)載而言基本是恒壓源，所以稱為電壓型變頻器或電壓源變頻裝置，如圖（a）所示。（2）電流型中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流比較平直，電源阻抗大，對(duì)負(fù)載而言基本是恒流源，所以稱為電流型變頻器或電流源變頻裝置，如圖（b）所示。2.控制方式交-直-交變頻器又有不同的控制方式（1）采用可控整流器變壓，采用逆變器變頻特點(diǎn)：調(diào)壓調(diào)頻分別在兩個(gè)環(huán)節(jié)上進(jìn)行，兩者在控制回路上要協(xié)調(diào)配合；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便；電壓頻率調(diào)整太低時(shí)，電網(wǎng)端功率因數(shù)比較低；輸出環(huán)節(jié)采用晶閘管組成三相六拍逆變器，輸出諧波大。逆變可控整流ACM~調(diào)頻調(diào)壓DCAC特點(diǎn)：這種控制方式增設(shè)了斬波器，克服了上一種控制方式的缺點(diǎn)，功率因數(shù)高，但諧波仍然較大。(2)采用不可控整流器整流，斬波器變壓，逆變器變頻~逆變器不可控整流器ACM斬波器DCDCAC調(diào)壓調(diào)頻(3)采用不可控整流器整流，PWM逆變器變壓變頻PWM逆變不可控整流ACM~調(diào)壓調(diào)頻DCAC特點(diǎn)：采用不可控整流，功率因數(shù)高，采用PWM逆變，諧波可以減少；諧波減少的程度取決于開關(guān)頻率，而開關(guān)頻率則受開關(guān)器件開關(guān)時(shí)間的限制。如采用新型全控型開關(guān)器件，并用正弦波調(diào)制，則輸出正弦波非常逼真，是目前最有發(fā)展前途的一種結(jié)構(gòu)形式。二，180度導(dǎo)通型和120度導(dǎo)通型交直交變頻器的逆變器一般接成三相橋式電路，以便輸出三相交流變頻電。主電路由三個(gè)開關(guān)功率管組成。如圖所示如果采用晶閘管做功率器件。一種是在同一橋臂上下兩管之間進(jìn)行，例如VT4導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷VT1，而VT1導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷VT4，這時(shí)每個(gè)晶閘管在一個(gè)周期中的導(dǎo)通區(qū)間是180度，稱為180度導(dǎo)通型逆變器。另一種是在同一排臂左右兩管之間進(jìn)行，例如VT3導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷VT1，VT5導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷VT3，VT1導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷VT5。此時(shí)晶閘管在一個(gè)周期中的導(dǎo)通區(qū)間是120度，稱為120度導(dǎo)通型逆變器。OVT3VT5VT6VT2usABCVT1VT4~三相逆變器主電路（1）特點(diǎn)同一橋臂上下兩管之間換流；每個(gè)晶閘管在一個(gè)周期中的導(dǎo)通區(qū)間是180度；每個(gè)時(shí)刻有三個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通；觸發(fā)脈沖信號(hào)間隔60度，晶閘管的導(dǎo)通順序：1-2-3-4-5-6，關(guān)斷順序?yàn)?-5-6-1-2-3；1。180度導(dǎo)通型逆變器（2）波形分析設(shè)負(fù)載星形連接，逆變器換流瞬間完成，以中性點(diǎn)O為參考點(diǎn)（1）（2）（3）（4）（5）（6）（1）（2）123456123脈沖順序VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT1VT2VT3VT4VT5VT6導(dǎo)通：關(guān)斷：VT1VT1VT4A相VT6VT6B相VT3VT2VT2C相VT5VT5180度導(dǎo)通型逆變器晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷情況注：圖中ABC三相波形代表導(dǎo)通區(qū)間，并不代表各相波形；每個(gè)時(shí)刻同時(shí)有三個(gè)晶閘管導(dǎo)通；OVT3VT5VT6VT2usABCVT1VT4~三相逆變器主電路在區(qū)間（1）中，晶閘管VT1，VT5，VT6導(dǎo)通，各相電壓為UAO=UCO=US/3UBO=-2US/3ABC在區(qū)間（2）中，晶閘管VT1，VT2，VT6導(dǎo)通，各相電壓為UBO=UCO=-US/3UAO=2US/3ABCBC在區(qū)間（3）中，晶閘管VT1，VT2，VT3導(dǎo)通，各相電壓為UBO=UAO=US/3UCO=-2US/3ABC同一橋臂上下兩管之間換流；每個(gè)晶閘管在一個(gè)周期中的導(dǎo)通區(qū)間是180度；每個(gè)時(shí)刻有三個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通；觸發(fā)脈沖信號(hào)間隔60度，晶閘管的導(dǎo)通順序：1-2-3-4-5-6，關(guān)斷順序?yàn)?-5-6-1-2-3；區(qū)間4，5，6與上述情況正好相反，只是極性相反。以上分析表明相電壓是一個(gè)階梯波，相電壓可按相電壓求差，是矩形波。波形見書圖6-4（3）相電壓與線電壓的有效值（4）結(jié)論①逆變器輸出為三相對(duì)稱交流電。各相之間相差120度；②改變晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間，即可得到不同的輸出頻率；實(shí)際情況是由給定信號(hào)來(lái)改變頻率發(fā)生器的振蕩頻率大小，來(lái)改變逆變器輸出交流電壓的頻率。（1）特點(diǎn)相鄰橋臂同一排左右兩管之間換流；每個(gè)晶閘管在一個(gè)周期中的導(dǎo)通區(qū)間是120度；每個(gè)時(shí)刻有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通；觸發(fā)脈沖信號(hào)間隔60度，晶閘管的導(dǎo)通順序：1-2-3-4-5-6，關(guān)斷順序?yàn)?-6-1-2-3-4；2。120度導(dǎo)通型逆變器（2）波形分析設(shè)負(fù)載星形連接，逆變器換流瞬間完成，以中性點(diǎn)O為參考點(diǎn)120度導(dǎo)通型逆變器晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷情況（1）（2）（3）（4）（5）（6）（1）（2）123456123脈沖順序VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT1VT2VT3VT5VT6VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT4導(dǎo)通：關(guān)斷：VT1VT1VT4A相VT6VT6B相VT3VT2VT2C相VT5相鄰橋臂同一排左右兩管之間換流；每個(gè)晶閘管在一個(gè)周期中的導(dǎo)通區(qū)間是120度；每個(gè)時(shí)刻有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通；觸發(fā)脈沖信號(hào)間隔60度，晶閘管的導(dǎo)通順序：1-2-3-4-5-6，關(guān)斷順序?yàn)?-6-1-2-3-4；OVT3VT5VT6VT2usABCVT1VT4~三相逆變器主電路在區(qū)間（1）中，晶閘管VT1，

VT6導(dǎo)通，各相電壓為UAO=US/2UBO=-US/2ABC在區(qū)間（2）中，晶閘管VT1，VT2導(dǎo)通，各相電壓為UCO=-US/2UAO=US/2ABC在區(qū)間（3）中，晶閘管VT1，VT2，VT3導(dǎo)通，各相電壓為UBO=US/2UCO=-US/2ABC區(qū)間4，5，6與上述情況正好相反，只是極性相反。以上分析表明相電壓是一個(gè)矩形波，線電壓可按相電壓求差，是一階梯波。（3）相電壓與線電壓的有效值（4）結(jié)論逆變器輸出為三相對(duì)稱交流電。各相之間相差120度；改變晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間，即可得到不同的輸出頻率；實(shí)際情況是由給定信號(hào)來(lái)改變頻率發(fā)生器的振蕩頻率大小，來(lái)改變逆變器輸出交流電壓的頻率。三。正弦波脈寬調(diào)制逆變器（SPWM）1。SPWM的工作原理1964年，德國(guó)的A。Schonung提出了脈寬調(diào)制變頻的思想直流PWM：采用直流調(diào)制波與調(diào)制信號(hào)進(jìn)行比較SPWM：采用正弦波作為調(diào)制波，調(diào)制信號(hào)常用等腰三角形URWWUIM~其中，整流器UR仍然是不可控的，它的輸出電壓經(jīng)小電感限流，電容濾波后形成恒定幅值的直流電壓，加到逆變器UI上，逆變器的功率開關(guān)采用全控行器件。UI由六個(gè)功率開關(guān)IGBT組成的主電路，一組三相對(duì)稱的正弦波調(diào)制電壓信號(hào)由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，三角波載波信號(hào)是公用的。分別與每相正弦調(diào)制波比較產(chǎn)生IGBT的控制信號(hào)來(lái)控制其開斷。從而使其輸出端獲得一系列寬度不等的矩形脈沖電壓波形變壓：改變脈沖寬度控制逆變器輸出交流基波電壓變頻：改變調(diào)制周期控制輸出頻率（1）單極式控制每相只有一個(gè)開關(guān)器件開通或關(guān)斷；每相開關(guān)器件在比較器輸出電壓的正，零兩種電平分別對(duì)應(yīng)開通或關(guān)斷兩種狀態(tài)例如。A相的VT1：通過(guò)VT1反復(fù)關(guān)斷，獲得重現(xiàn)uda的SPWM相電壓uA0，幅值為Us/2，脈沖寬度按正弦規(guī)律變化。同時(shí)B相或C相的負(fù)半周出現(xiàn)VT6或VT2導(dǎo)通，uB0或uC0的幅值為-Us/2。uA0的負(fù)半周是由VT4來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）雙極式控制雙極式控制調(diào)制方法與單極式相同，只是功率器件的通斷情況不一樣：逆變器同一橋臂上下兩個(gè)開關(guān)器件交替通斷；例如；Usa>Ut時(shí)，Uda為正，VT1導(dǎo)通，UAO=Us/2Usa<Ut時(shí)，Uda為負(fù)，VT4導(dǎo)通，UAO=-Us/2每相開關(guān)器件在比較器輸出電壓的正負(fù)兩種電平分別對(duì)應(yīng)于不同的開通或關(guān)斷狀態(tài)例如：Uda為正，VT1導(dǎo)通，Udo為負(fù)，VT1截止Uda為負(fù)，VT4導(dǎo)通，Udo為負(fù)，VT4截止2。SPWM的調(diào)制方法一般定義載波比為N=ft/fs其中ft：載波頻率，fs：調(diào)制波頻率在實(shí)行SPWM脈寬調(diào)制時(shí)，視載波比N的變化與否，有同步調(diào)制和異步調(diào)制之分。（1）同步調(diào)制載波比N是常數(shù)；逆變器輸出電壓半周期內(nèi)脈沖數(shù)固定，脈沖相位也固定；若N=3K，可以保持逆變器輸出波形正負(fù)對(duì)稱，并且三相輸出波形相位相差120度；輸出頻率低時(shí)，諧波分量增加，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和噪聲較大（2）異步調(diào)制載波比N不等于常數(shù)；通過(guò)增加調(diào)制波頻率fv，來(lái)保持載波頻率ft不變，來(lái)提高低頻時(shí)的載波比；輸出頻率低時(shí)，減少了脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和噪聲，改善了低頻工作特性；頻率高時(shí)，三相輸出對(duì)稱性差，輸出特性變壞；（3）分段同步調(diào)制實(shí)用的SPWM變壓變頻器，將同步調(diào)制和異步調(diào)制結(jié)合起來(lái)，采用分段同步調(diào)制。載波比N在相同頻段為常數(shù)，不同頻段取不同值；頻率低時(shí)，N值取大一些，按等比級(jí)數(shù)安排，采納了異步調(diào)制低頻特性好的長(zhǎng)處，各段N=3K；每段采用同步調(diào)制，保持輸出波形對(duì)稱3。對(duì)脈寬調(diào)制的制約條件根據(jù)脈寬調(diào)制的特點(diǎn)，逆變器功率開關(guān)器件在其輸出電壓半周內(nèi)開關(guān)n次，n越大，SPWM波的基波更接近正弦波，但是功率開關(guān)器件本身的開關(guān)能力有限，因此在應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)時(shí)受到一定條件的制約。（1）功率器件的開關(guān)頻率普通晶閘管的開關(guān)頻率小于300-500Hz，在SPWM中已少有應(yīng)用。BJT：1-5KHz（電力晶體管）GTO：1-2KHz（可關(guān)斷晶閘管）PMOSFET：50KHz（功率場(chǎng)效應(yīng)管）IGBT：20KHz（絕緣柵雙極晶體管）目前市場(chǎng)上的SPWM變壓變頻器多以BJT和IGBT為主。（2）最小間歇時(shí)間與調(diào)制度為了保證主電路開關(guān)器件的安全工作，必須使用調(diào)制成的脈沖波有一個(gè)最小脈寬與最小間歇的限制，要保證：最小脈沖寬度》開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)間ton；最小脈沖間歇》開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)間toff；為了保證最小間歇時(shí)間〉toff，必須使Urm〈Utm；（Urm————調(diào)制波峰值、Utm———三角波峰值）。為此定義調(diào)制度M=Urm/UtmM在0~1之間變化，N較大時(shí)，一般取M=0。8~0。94.SPWM波的生成方法（1）模擬方法

參考信號(hào)發(fā)生器三角波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)VT1-VT6SPWM產(chǎn)生的模擬電路原理圖（2）數(shù)字方法模擬方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以進(jìn)行精確控制，而以微機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字方法日益被采納。下面介紹幾種常用方法。①自然采樣法（NaturalSampling）按照正弦波與三角波的交點(diǎn)進(jìn)行脈沖寬度與間隙寬度的采樣，進(jìn)而生成SPWM波形的方法，稱為自然采樣法。ABtt圖中截取了任意一段正弦調(diào)制波與三角載波一個(gè)周期內(nèi)的相交情況，A點(diǎn)是發(fā)出脈沖的時(shí)刻，B點(diǎn)是脈沖結(jié)束的時(shí)刻。在三角波的一個(gè)周期時(shí)間Tc內(nèi)，A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的時(shí)間t2是逆變器功率器的導(dǎo)通時(shí)間，其余是器件的關(guān)斷時(shí)間，稱為間隙時(shí)間，t1為A點(diǎn)以前的間歇時(shí)間，t2為B點(diǎn)以前的間歇時(shí)間，ABtt②規(guī)則采樣法自然采樣法的主要問(wèn)題是SPWM波形每個(gè)脈沖起始和終了時(shí)刻tA和tB對(duì)三角波的中心線不對(duì)稱，因而求解困難。而規(guī)則采樣法的原則是：在三角載波每個(gè)周期內(nèi)的固定時(shí)刻找到正弦調(diào)制波上對(duì)應(yīng)的電壓值，就用該值對(duì)三角波進(jìn)行采樣，來(lái)決定功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。下圖給出了一種規(guī)則采樣法。ABttDABttD四.電流瞬時(shí)值控制逆變器電壓型逆變器采用直流電壓源供電,電流型逆變器由直流電流源供電.這一節(jié)討論的是采用直流電壓源供電的電流型PWM逆變器1.電壓型PWM逆變器存在的問(wèn)題(1)電壓型PWM逆變器可以方便地按需要控制輸出VVVF的電壓信號(hào),但是交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中實(shí)際需要保證的是正弦波電流.在電機(jī)繞組中通以三相平衡的正弦波電流才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩恒定,不含脈動(dòng)分量.(2)異步電動(dòng)機(jī)定子的電流與電壓之間的關(guān)系,可以近似看成一個(gè)慣性環(huán)節(jié).異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速,定子電流不可能立即跟隨電壓或頻率指令的改變,這是影響電壓型逆變器調(diào)速系統(tǒng)速度響應(yīng)不是很快的一個(gè)重要原因.因此電流瞬時(shí)值控制逆變器應(yīng)運(yùn)而生。一方面近似于電流閉環(huán)控制，強(qiáng)迫電機(jī)定子跟蹤電流給定值，保證電流正弦波形，使電壓型逆變器調(diào)速系統(tǒng)具有和電流逆變器調(diào)速系統(tǒng)一樣的動(dòng)態(tài)性能；另一方面對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)和直流電壓紋波影響變得不敏感。2。電流瞬時(shí)值控制逆變器的原理通常由PWM電壓源變頻器和電流控制環(huán)組成，使變頻器輸出可控的正弦波電流。如圖所示?？刂品椒ㄊ牵航o定三相正弦電流信號(hào)，WWM~PWMACRACRACR分別與電流傳感器實(shí)測(cè)的變頻器輸出電流信號(hào)相比較，其差值通過(guò)逆變器開關(guān)器件的動(dòng)作使之減小；反之，則使之增加。這樣輸出電流將基本按照給定正弦波電流變化。與此同時(shí)，變頻器輸出電流仍為PWM波形。當(dāng)開關(guān)器件具有足夠高的開關(guān)頻率時(shí)，可以使電動(dòng)機(jī)的電流得到高品質(zhì)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。tt4.幾點(diǎn)說(shuō)明（1）同一橋臂上下兩管之間的通斷需設(shè)置開通延時(shí)，防止直通；（2）滯環(huán)寬度△的選擇：△較小，電流諧波分量以及最大電流瞬時(shí)值都比較小，使電機(jī)發(fā)熱減少，電流脈動(dòng)減少；△過(guò)小會(huì)使調(diào)制頻率過(guò)高，調(diào)制頻率受逆變器換流電路允許的開關(guān)頻率和開關(guān)損耗以及電流檢測(cè)速度的限制；選用快速開關(guān)器件和具有很寬通頻帶的高性能電流傳感器；在功率管開關(guān)期間，開關(guān)損耗以及傳感器靈敏度允許的情況下，△盡可能小。五.交交變頻器交交變頻器只有一個(gè)變換環(huán)節(jié)，沒(méi)有中間直流濾波環(huán)節(jié)，僅用一次變換就可以將恒壓恒頻的交流電變換成VVVF電源，因此又稱為直接變頻器或周波變換器（Cycloconverter）1.交-交變頻器的工作原理正組反組負(fù)載實(shí)際系統(tǒng)所采用的交-交變頻器主要是三相輸出，每一相都是兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)而成。圖中給出了單相交-交變頻器主回路的原理框圖，其結(jié)構(gòu)和直流電動(dòng)機(jī)可逆調(diào)速系統(tǒng)用的四象限邊流系統(tǒng)完全相同，原理也相似。直流可逆調(diào)速系統(tǒng)：讓兩組變流電路分別工作就可輸出極性可變的直流電。交-交變頻器：正反兩組變流電路按一定頻率交替工作，在負(fù)載上就可以獲得交變的輸出電壓，輸出電壓的幅值決定于兩組整流裝置的控制角，頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率。2.交-交變頻器的類型按照交-交變頻器的輸出電壓的波形，可以分為兩種類型：方波型和正弦波型。（1）方波型如果控制角度不變，則輸出平均電壓就是方波。正向組通反向組通正向組通t（2）正弦波型方波型交交變頻器輸出電壓諧波成分比較大，影響電機(jī)出力，因此人們進(jìn)一步提出了正弦波型交交變頻器(見書中的圖6-17)正半周期讓正組整流電路的控制角按正弦規(guī)律變化，由，那么正組整流電路的平均輸出電壓就按照正弦規(guī)律，由如圖6-17的虛線所示。負(fù)半周期同樣，在反組導(dǎo)通的負(fù)半周期，使反組整流電路的控制角按正弦規(guī)律變化，那么反組整流電路的平均輸出電壓就按照正弦規(guī)律。3.交-交變頻器輸出電壓特性：①交-交變頻器的輸出電壓是由若干段電源電壓拼接而成，輸出電壓一個(gè)周期內(nèi)所包含的電源電壓段數(shù)越多，其波形越接近正弦波。例如。通常正反組整流器采用三相橋式電路，輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)由六段電源電壓組成；若采用三相半波整流，則輸出電壓一個(gè)周期內(nèi)只有三段電源電壓組成，輸出波形較差，實(shí)際應(yīng)用較少。②隨著交-交變頻器輸出電壓頻率的增加，輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)電源電壓的段數(shù)減少，所含諧波分量增加；若采用6個(gè)脈沖的三相橋式電路，最高輸出頻率應(yīng)不高于電網(wǎng)頻率的1/3~1/2；若電網(wǎng)頻率為50HZ，交交變頻器輸出的上限頻率約為20HZ③負(fù)載功率因數(shù)也對(duì)交交變頻器的輸出電壓特性有影響.4.交交變頻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①只有一個(gè)換流環(huán)節(jié),省去了中間直流環(huán)節(jié);②采用的器件數(shù)量多,設(shè)備龐大;若采用三相橋式電路,需要6x2x3=36個(gè)晶閘管若采用三相零式電路,需要3x2x3=18個(gè)晶閘管③技術(shù)比較成熟,無(wú)特殊器件要求,采用自然換相;5.輸出正弦波電壓的調(diào)制方法----余弦交點(diǎn)法為了使交交變頻器的平均輸出電壓是正弦波,必須對(duì)晶閘管的控制角進(jìn)行調(diào)制.使交交變頻器的輸出電壓為正弦波的方法很多,廣泛采用的是余弦交點(diǎn)法.5.總結(jié)類目交交變頻器交直交變頻器換能方式一次換能,效率高兩次換能,效率較低換流方式電網(wǎng)電壓,自然換流強(qiáng)迫換流或負(fù)載換流調(diào)頻范圍輸出最高頻率為電網(wǎng)頻率的1/3~1/2頻率調(diào)節(jié)范圍寬電網(wǎng)功率因數(shù)較低可控整流調(diào)壓在低頻時(shí)功率因數(shù)低,采用斬波器或PWM方式調(diào)壓功率因數(shù)高適用場(chǎng)合低速大功率拖動(dòng)各種拖動(dòng)裝置,穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置,UPS電源1.交交變頻器與交直交變頻器的主要特點(diǎn)比較類目電壓源電流源濾波元件電容器電感器輸出電壓波形矩形波決定于負(fù)載,對(duì)異步電動(dòng)機(jī)近似為正弦輸出電流波形決定于負(fù)載,有較大諧波分量矩形波輸出動(dòng)態(tài)阻抗小大回饋制動(dòng)須在電源側(cè)設(shè)置反并聯(lián)逆變器方便,主回路不須附加設(shè)備對(duì)晶閘管的要求關(guān)斷時(shí)間短,耐壓要求較低耐壓較高,對(duì)關(guān)斷時(shí)間無(wú)特殊要求線路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜較簡(jiǎn)單過(guò)流及短路保護(hù)困難容易動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢,采用PWM較快快適用范圍多電機(jī)拖動(dòng),穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源單電機(jī)拖動(dòng),可逆拖動(dòng)2.電壓源與電流源交-直-交變頻器的主要特點(diǎn)比較§4.3異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性前面已經(jīng)多次提到,異步電機(jī)變頻調(diào)速時(shí),在改變定子電源角頻率

1的同時(shí),電壓幅值U1也要相應(yīng)變化.電壓U1和角頻率1的配合協(xié)調(diào)方式不同,它們對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性也不一樣.根據(jù)電機(jī)學(xué)原理可知:三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為:通常希望維持電機(jī)中每極磁通量為額定值,保持磁通恒定.由上式可知關(guān)鍵在于E1/f1的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題.為此需要考慮基頻以下和基頻以上兩種情況.

一.基頻以下電壓/頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)的機(jī)械特性snT

1n

11

12

13補(bǔ)償定子壓降后的特性2。恒E1/

1控制時(shí)的機(jī)械特性（E1/

1=const）3。恒Er’/

1控制時(shí)的機(jī)械特性如果進(jìn)一步將電壓頻率協(xié)調(diào)控制中的電壓U1在提高一些，將轉(zhuǎn)子漏抗上的壓降也抵消掉，便得到恒Er’/

1控制。由異步電動(dòng)機(jī)等值電路二。基頻以上變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性實(shí)際上在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)定子電壓受額定電壓的限制，在升高頻率時(shí)，定子電壓保持額定值不變，隨轉(zhuǎn)速的上升，磁通將減少，轉(zhuǎn)矩也減少，可以得到近似恒功率調(diào)速?；l以上變頻調(diào)速應(yīng)屬于弱磁恒功率調(diào)速。三。正弦波恒流供電時(shí)的機(jī)械特性變頻器給異步電機(jī)供電，也可以采取恒流變頻的調(diào)速方式，在變頻調(diào)速的過(guò)程當(dāng)中，始終保持定子電流恒定，亦即。這種變頻電源屬于恒流源，當(dāng)電源給定值設(shè)定后，通過(guò)帶PI的電流調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制來(lái)維持定子電流的不變。這種系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單，工作安全可靠，具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能。恒流變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性與恒壓供電時(shí)的機(jī)械特性不同。假設(shè)電流仍為正弦波，忽略高次諧波，則在恒定的情形下