電力電子技術(shù)-新能源變換技術(shù)教學(xué)課件：4.3.2 交直交變頻器

新能源變換技術(shù)

交-直-交變頻器交-直-交變頻器變頻器主電路結(jié)構(gòu)先將恒壓恒頻（CVCF）的交流電通過整流器變成直流電，再經(jīng)過逆變器將直流電變換成可調(diào)的交流電的間接型變頻電路。一、交-直-交變頻器變頻器主電路結(jié)構(gòu)先將恒壓恒頻（CVCF）的交流電通過整流器變成直流電，再經(jīng)過逆變器將直流電變換成可調(diào)的交流電的間接型變頻電路。一、幾種典型的交直交變頻器交流電動機的變頻調(diào)速控制為了保持額定磁通基本不變，在調(diào)節(jié)定子頻率的同時必須同時改變定子的電壓。因此，必須配備變壓變頻（VVVF）裝置。它的核心部分就是變頻電路。一、幾種典型的交直交變頻器按照不同的控制方式（1）采用可控整流器調(diào)壓、逆變器調(diào)頻的控制方式:一、幾種典型的交直交變頻器調(diào)壓和調(diào)頻在2個環(huán)節(jié)上分別進行，在控制電路上協(xié)調(diào)配合，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。按照不同的控制方式（1）采用可控整流器調(diào)壓、逆變器調(diào)頻的控制方式:一、幾種典型的交直交變頻器輸入環(huán)節(jié)采用晶閘管可控整流器電壓較低電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)較低每周換相6次輸出的諧波較大輸出環(huán)節(jié)由晶閘管組成多拍逆變器變頻器按照不同的控制方式（2）采用不可控整流器整流、斬波器調(diào)壓，再用逆變器調(diào)頻的控制方式:一、幾種典型的交直交變頻器變頻器整流環(huán)節(jié)采用二極管不可控整流器，只整流不調(diào)壓，再單獨設(shè)置斬波器，用脈寬調(diào)壓。按照不同的控制方式（2）采用不可控整流器整流、斬波器調(diào)壓，再用逆變器調(diào)頻的控制方式:一、幾種典型的交直交變頻器克服了功率因數(shù)較低的缺點輸出逆變環(huán)節(jié)未變諧波較大按照不同的控制方式（3）采用不可控制整流器整流，脈寬調(diào)制逆變器同時調(diào)壓調(diào)頻的控制方式:一、幾種典型的交直交變頻器不可控整流輸入功率因數(shù)不變PWM逆變器輸出諧波可以減小電壓型變頻器當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波時，直流電壓波形比較平直;電流型變頻器當(dāng)交-直-交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波時，直流電流波形比較平直；一、幾種典型的交直交變頻器電壓型變頻器在理想情況下是一個內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波。電流型變頻器因而電源內(nèi)阻抗很大，對負(fù)載來說基本上是一個電流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波。一、幾種典型的交直交變頻器1.交—直—交電壓型變頻電路采用二極管構(gòu)成整流器，完成交流到直流的變換，輸出直流電壓UD不可控。中間直流環(huán)節(jié)用大電容C濾波，電力晶體管VT1～VT6構(gòu)成PWM逆變器，完成直流到交流的變換，并實現(xiàn)輸出頻率和電壓同時調(diào)節(jié)，VD1～VD6是電壓型逆變器所需的反饋二極管。二、幾種典型的交直交變頻器交-直-交電壓型PWM變頻電路1.交—直—交電壓型變頻電路由于整流電路輸出的電壓和電流極性都不能改變，因此該電路只能從交流電源向中間直流電路傳輸功率，進而再向交流電動機傳輸功率，而不能從直流中間電路向交流電源反饋能量。二、幾種典型的交直交變頻器交-直-交電壓型PWM變頻電路1.交—直—交電壓型變頻電路能量通過逆變電路中的反饋二極管流入直流中間電路，使直流電壓升高而產(chǎn)生過電壓，這種過電壓稱為泵升電壓。二、幾種典型的交直交變頻器交-直-交電壓型PWM變頻電路負(fù)載電動機由電動狀態(tài)轉(zhuǎn)入制動運行電動機發(fā)電狀態(tài)1.交—直—交電壓型變頻電路為了限制泵升電壓，可給直流側(cè)電容并聯(lián)一個由電力晶體管VT0和能耗電阻R組成的泵升電壓限制電路。二、幾種典型的交直交變頻器泵升電壓超過一定數(shù)值時VT0導(dǎo)通能量消耗在R上對制動時間有一定要求的調(diào)速系統(tǒng)1.交—直—交電壓型變頻電路要求電動機頻繁快速加減的場合，上述帶有泵升電壓限制電路的變頻電路耗能較多，能耗電阻R也需較大的功率。因此，希望在制動時把電動機的動能反饋回電網(wǎng)。二、幾種典型的交直交變頻器有源逆變電路再生制動2.交—直—交電流型變頻電路整流器采用晶閘管構(gòu)成的可控整流電路，完成交流到直流的變換，輸出可控的直流電壓U，實現(xiàn)調(diào)壓功能。中間直流環(huán)節(jié)用大電感L濾波。二、幾種典型的交直交變頻器晶閘管構(gòu)成的串聯(lián)二極管式電流型逆變電路直流到交流的變換輸出頻率的調(diào)節(jié)2.交—直—交電流型變頻電路電力電子器件的單向?qū)蛐裕沟秒娏鱅D不能反向，而中間直流環(huán)節(jié)采用的大電感濾波，保證ID的不變，但可控整流器的輸出電壓Ud是可以迅速反向的。二、幾種典型的交直交變頻器電流型變頻電路能量回饋2.交—直—交電流型變頻電路二、幾種典型的交直交變頻器電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)回饋制動電動運行2.交—直—交電流型變頻電路UR為晶閘管可控整流器，UI為電流型逆變器。當(dāng)可控整流器UR工作在整流狀態(tài)（α＜90°）、逆變器工作在逆變狀態(tài)時，電機在電動狀態(tài)下運行。二、幾種典型的交直交變頻器2.交—直—交電流型變頻電路直流回路電壓Ud的極性為上正下負(fù)，電流由Ud的正端流入逆變器，電能由交流電網(wǎng)經(jīng)變頻器傳送給電機，變頻器的輸出頻率

1>

，電機處于電動狀態(tài)。二、幾種典型的交直交變頻器2.交—直—交電流型變頻電路如果降低變頻器的輸出頻率，或從機械上抬高電機轉(zhuǎn)速

，使

1＜

，同時使可控整流器的控制角α＞90°，則異步電機進入發(fā)電狀態(tài)，且直流回路電壓Ud

立即反向，而電流ID方向不變。二、幾種典型的交直交變頻器2.交—直—交電流型變頻電路二、幾種典型的交直交變頻器逆變器UI變成整流器可控整流器UR轉(zhuǎn)入有源逆變狀態(tài)電能由電機回饋給交流電網(wǎng)交-直-交電流型PWM變頻電路(三相異步電動機)逆變器為采用GTO作為功率開關(guān)器件的電流型PWM逆變電路，圖中的GTO用的是反向?qū)щ娦推骷?，因此，給每個GTO串聯(lián)了二極管以承受反向電壓。二、幾種典型的交直交變頻器交-直-交電流型PWM變頻電路