第4章交-交變頻技術第4章

交-交變頻技術

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）組反并聯的晶閘管變流電路構成，兩組變流電路接在同一個交流電源，Z為負載。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輸出的方波第4章交-交變頻技術

為了使輸出電壓的波形接近正弦波，可以按正弦規律對控制角α進行調制，即可得到如圖4-3所示的波形。調制方法是，在半個周期內讓變流器的控制角α按正弦規律從90°逐漸減小到0°或某個值，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第4章交-交變頻技術4.1.2感阻性負載時的相控調制

如果把交-交變頻電路理想化，忽略變流電路換相時輸出電壓的脈動分量，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。其中交流電源表示變流電路可輸出交流正弦電壓，二極管體現了變流電路只允許電流單方向流過。

圖4-4a理想化交-交變頻電路第4章交-交變頻技術4.1.2感阻性負載時的相控調制

圖4-4b給出了一個周期內負載電壓、電流波形及正負兩組變流電路的電壓、電流波形。

圖4-4b整流與逆變狀態波形

第4章交-交變頻技術

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組逆變正組整流正組逆變負組整流第4章交-交變頻技術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，一般認為，輸出上限頻率不高于電網頻率的1/3～1/2。電網為50Hz時，交-交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz。

2.輸入功率因數

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，需要電網提供無功功率。從圖4-3可以看出，在輸出電壓的一個周期內，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α的平均值越靠近90°，位移因數越低。另外，負載的功率因數越低，輸入功率因數也越低。第4章交-交變頻技術交-交變頻器的特點1)因為是直接變換，沒有中間環節，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所構成，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)由于變頻器按電網電壓過零自然換相，故可采用普通晶閘管。

4)由于輸出上限頻率不高于電網頻率的1/3～1/2，因受電網頻率限制，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，需要電網提供無功功率。功率因數較低，特別是在低速運行時更低，需要適當補償。第4章交-交變頻技術4.2三相輸出交-交變頻電路

三相輸出交-交變頻電路主要應用于大功率交流電機調速系統，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公共交流母線進線方式

圖4-6公共交流母線進線方式的三相交-交變頻電路簡圖第4章交-交變頻技術4.2.2輸出星形聯結方式

圖4-7輸出星形聯結方式的三相交-交變頻電路原理圖第4章交-交變頻技術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極組②、④、⑥。為了限制環流，采用了限環流電感L。圖4-8三相零式交-交變頻電路

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假設三相電源電壓ua、ub、uc完全對稱。當給定一個恒定的觸發控制角α時，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

第4章交-交變頻技術4.3.2換相與換組過程圖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電流連續時組觸發得到的電壓波形

第4章交-交變頻技術本章小結

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