第4章 交-交變頻技術(shù)

第4章

交-交變頻技術(shù)

4.1單相輸出交-交變頻電路

4.1.1電路組成及基本工作原理圖4-1是單相輸出交-交變頻電路的原理框圖，電路由P（正）組和N（負(fù)）組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，兩組變流電路接在同一個(gè)交流電源，Z為負(fù)載。交-交變頻器輸出的方波如圖4－2所示。圖4-1單相輸出交-交變頻電路的原理框圖圖4-2輸出的方波2021/5/91《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章

為了使輸出電壓的波形接近正弦波，可以按正弦規(guī)律對(duì)控制角α進(jìn)行調(diào)制，即可得到如圖4-3所示的波形。調(diào)制方法是，在半個(gè)周期內(nèi)讓變流器的控制角α按正弦規(guī)律從90°逐漸減小到0°或某個(gè)值，然后再逐漸增大到90°。

圖4-3

單相輸出交-交變頻電路輸出交流電壓波形2021/5/92《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章4.1.2感阻性負(fù)載時(shí)的相控調(diào)制

如果把交-交變頻電路理想化，忽略變流電路換相時(shí)輸出電壓的脈動(dòng)分量，就可以把電路等效為圖4-4a所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)。其中交流電源表示變流電路可輸出交流正弦電壓，二極管體現(xiàn)了變流電路只允許電流單方向流過(guò)。

圖4-4a理想化交-交變頻電路2021/5/93《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章4.1.2感阻性負(fù)載時(shí)的相控調(diào)制

圖4-4b給出了一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載電壓、電流波形及正負(fù)兩組變流電路的電壓、電流波形。

圖4-4b整流與逆變狀態(tài)波形

2021/5/94《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章

圖4-5單相輸出交-交變頻電路輸出電壓和電流的波形圖負(fù)組逆變正組整流正組逆變負(fù)組整流2021/5/95《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章4.1.3輸入輸出特性

1．輸出上限頻率

就常用的6脈波三相橋式電路而言，一般認(rèn)為，輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的1/3～1/2。電網(wǎng)為50Hz時(shí)，交-交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz。

2.輸入功率因數(shù)

交-交變頻電路采用的是相位控制方式，因此其輸入電流的相位總是滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無(wú)功功率。從圖4-3可以看出，在輸出電壓的一個(gè)周期內(nèi)，α角是以90°為中心而前后變化的。輸出電壓比越小，半周期內(nèi)α的平均值越靠近90°，位移因數(shù)越低。另外，負(fù)載的功率因數(shù)越低，輸入功率因數(shù)也越低。2021/5/96《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章交-交變頻器的特點(diǎn)1)因?yàn)槭侵苯幼儞Q，沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，所以比一般的變頻器效率要高。

2)由于其交流輸出電壓是直接由交流輸入電壓波的某些部分包絡(luò)所構(gòu)成，因而其輸出頻率比輸入交流電源的頻率低得多，輸出波形較好。

3)由于變頻器按電網(wǎng)電壓過(guò)零自然換相，故可采用普通晶閘管。

4)由于輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的1/3～1/2，因受電網(wǎng)頻率限制，通常輸出電壓的頻率較低。

5)交-交變頻電路采用的是相位控制方式，因此其輸入電流的相位總是滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無(wú)功功率。功率因數(shù)較低，特別是在低速運(yùn)行時(shí)更低，需要適當(dāng)補(bǔ)償。

2021/5/97《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章4.2三相輸出交-交變頻電路

三相輸出交-交變頻電路主要應(yīng)用于大功率交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，三相輸出交-交變頻電路是由三組輸出電壓相位各差120°的單相交-交變頻電路組成的，所以其控制原理與單相交-交變頻電路相同。下面簡(jiǎn)單介紹一下三相交-交變頻電路接線方式。

4.2.1公共交流母線進(jìn)線方式

圖4-6公共交流母線進(jìn)線方式的三相交-交變頻電路簡(jiǎn)圖2021/5/98《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章4.2.2輸出星形聯(lián)結(jié)方式

圖4-7輸出星形聯(lián)結(jié)方式的三相交-交變頻電路原理圖2021/5/99《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章4.3矩形波交-交變頻4.3.1矩形波交-交變頻電路及工作原理

圖4-8電路中，每一相由兩個(gè)三相零式整流器組成，提供正向電流的是共陰極組①、③、⑤；提供反向電流的是共陽(yáng)極組②、④、⑥。為了限制環(huán)流，采用了限環(huán)流電感L。圖4-8三相零式交-交變頻電路

2021/5/910《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章

假設(shè)三相電源電壓ua、ub、uc完全對(duì)稱。當(dāng)給定一個(gè)恒定的觸發(fā)控制角α?xí)r，例如，α＝90°，得正組①的輸出電壓波形如圖4-9所示。

圖4-9輸出電壓為矩形波的波形

2021/5/911《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章4.3.2換相與換組過(guò)程圖4-10所示為組①和組④的輸出電壓波形，組①輸出電壓片段uc，組④輸出電壓片段uy。圖4-10電流連續(xù)時(shí)組觸發(fā)得到的電壓波形

2021/5/912《變頻器原理與應(yīng)用(第2版）》第4章本章小結(jié)

交-交變頻就是把電網(wǎng)頻率的交流電變換成可