電子電力基礎(chǔ)課件-5

4.3.1單相交交變頻器晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器(Cycloconvertor)把電網(wǎng)頻率的交流電變成可調(diào)頻率的交流電的變流電路，屬于直接交交變頻電路。廣泛用于大功率交流電動機調(diào)速傳動系統(tǒng)，實際使用的主要是三相輸出交交變頻電路。11、電路構(gòu)成和基本工作原理4.3.1單相交交變頻器電路構(gòu)成由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成。變流器P和N都是相控整流電路。2將兩組三相可逆整流器反并聯(lián)即可構(gòu)成單相變頻電路。三相半波-單相交-交變頻電路三相橋式-單相交-交變頻電路34.3.1單相交交變頻器工作原理P組工作時，負載電流io為正。N組工作時，io為負。兩組變流器按一定的頻率交替工作，負載就得到該頻率的交流電。改變兩組變流器的切換頻率，就可改變輸出頻率wo改變變流電路的控制角a，就可以改變交流輸出電壓的幅值。4為使uo波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對a角進行調(diào)制。在半個周期內(nèi)讓P組（三相半波相控電路）a

角按正弦規(guī)律從90°減到0°或某個值，再增加到90°，每個控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增至最高，再減到零。另外半個周期可對N組進行同樣的控制。uo由若干段電源電壓拼接而成，在uo的一個周期內(nèi)，包含的電源電壓段數(shù)越多，其波形就越接近正弦波。56

2、

整流與逆變工作狀態(tài)圖4-14

理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)4.3.1單相交交變頻器阻感負載為例，也適用于交流電動機負載。把交交變頻電路理想化，忽略變流電路換相時uo的脈動分量，就可把電路等效成圖4-14a所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)。7工作原理分析t1~t3期間：io正半周，正組工作，反組被封鎖。t1~t2：uo和io均為正，正組整流，輸出功率為正。t2~t3

：uo反向，io仍為正，正組逆變，輸出功率為負。設(shè)負載阻抗角為j

，則輸出電流滯后輸出電壓j角。兩組變流電路采取無環(huán)流工作方式，即一組變流電路工作時，封鎖另一組變流電路的觸發(fā)脈沖。t3~t5期間：io負半周，反組工作，正組被封鎖。t3~t4：uo和io均為負，反組整流，輸出功率為正。t4~t5：uo反向，io仍為負，反組逆變，輸出功率為負8圖4-19理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)9小結(jié)：哪一組工作由io方向決定，與uo極性無關(guān)。工作在整流還是逆變，則根據(jù)uo方向與io方向是否相同確定。當uo和io的相位差小于90°時，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負載提供能量的平均值為正，電動機工作在電動狀態(tài)。當二者相位差大于90°時，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負載提供能量的平均值為負，電網(wǎng)吸收能量，電動機為發(fā)電狀態(tài)。10考慮無環(huán)流工作方式下io過零的死區(qū)時間，一周期可分為6段。圖4-20單相交交變頻電路輸出電壓和電流波形第1段

io

<0，

uo

>0，反組逆變第2段電流過零，為無環(huán)流死區(qū)第3段

io>0，

uo>0，正組整流

第4段

io>0，uo

<0，正組逆變

第5段又是無環(huán)流死區(qū)第6段

io

<0，uo

<0，為反組整流114、輸入輸出特性4.3.1單相交交變頻器(1)

輸出上限頻率

輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所含電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴重。電壓波形畸變及其導致的電流波形畸變和轉(zhuǎn)矩脈動是限制輸出頻率提高的主要因素。構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，輸出上限頻率就越高。當采用6脈波三相橋式電路時，輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的1/3~1/2。電網(wǎng)頻率為50Hz時，交交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz。3、輸出正弦波電壓的調(diào)制方法介紹最基本的、廣泛使用的余弦交點法。（簡單了解）12(2)

輸入功率因數(shù)輸入電流相位滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無功功率。功率因數(shù)較小。(4)輸入電流諧波(3)輸出電壓諧波輸出電壓的諧波頻譜非常復雜，既和電網(wǎng)頻率fi以及變流電路的脈波數(shù)有關(guān)，也和輸出頻率fo有關(guān)。各次諧波的幅值要比可控整流電路的諧波幅值小。13

應用主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路中。目前已在軋機主傳動裝置、鼓風機、礦石破碎機、球磨機、卷揚機等場合應用。既可用于異步電動機，也可用于同步電動機傳動。

交交變頻電路的主要特點和不足：優(yōu)點是：只用一次變流，效率較高；可方便地實現(xiàn)四象限工作；低頻輸出波形接近正弦波。缺點是：接線復雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管；受電網(wǎng)頻率和交流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；輸入功率因數(shù)較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復雜。14本章小結(jié)本章的要點如下：(1)交流—交流變流電路的分類及其基本概念；(2)單相交流調(diào)壓電路的電路構(gòu)成，在電