交流電力控制電路和交交變頻電路

1、1 交流電力控制電路和交交變頻電路2 本章主要講述 交流交流-交流變流電路交流變流電路 把一種形式的交流變成另一種形式交流的電路變頻電路改變頻率的電路 交交變頻 直接 交直交變頻 間接交流電力控制電路只改變電壓,電流或控制電路的通斷,而不改變頻率的電路。交流調(diào)壓電路 相位控制交流調(diào)功電路 通斷控制第4章 交流電力控制電路和交交變頻電路3 4.1 交流調(diào)壓電路 原理原理 兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，通過對晶閘管的控制就可控制交流電力。 電路圖4 應(yīng)用應(yīng)用 1 燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制)。 2 異步電動機軟起動。 3 異步電動機調(diào)速。 4 供用電系統(tǒng)對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。 5 在

2、高壓小電流或低壓大電流直流電源中， 用于調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。 4.1 交流調(diào)壓電路5 4.1 交流調(diào)壓電路6Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt4.1.1 單相交流調(diào)壓電路 1) 電阻負(fù)載圖4-1 電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形 輸出電壓與輸出電壓與 的關(guān)系的關(guān)系: : 移相范圍為0 a 。 a =0時，輸出電壓為最大 。 Uo=U1, 隨 a 的增大，Uo降低， a =時， Uo =0。與與 a 的關(guān)系的關(guān)系: : a =0時，功率因數(shù) =1，a 增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，降低。7 若晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時負(fù)載電流為正弦波，相位滯后于u1的角度為j ，當(dāng)用晶閘管控制時，只能進(jìn)行滯后

3、控制，使負(fù)載電流更為滯后。 a =0時刻仍定為u1過零的時刻，a 的移相范圍應(yīng)為j a 。 1) 阻感負(fù)載 0.6Ou1 u1uoiouVTwtOwtOwtwtOuuG1 G1uG2OOwtwt圖4-2 電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形 負(fù)載阻抗角： j = arctan(wL / R)VT14.1.1 單相交流調(diào)壓電路8q 020100601401802010060/( )180140a /( )j = 9075604530150圖4-3 單相交流調(diào)壓電路以a為參變量的和a關(guān)系曲線 wt = t = a 時刻開通晶閘管VT1，可求得 （47）jqjajqatg)sin()sin(e當(dāng) a =

4、 j 時 = 當(dāng) a j 時 以j 為參變量，利用（47)可把a 和 的關(guān)系表示成右圖。4.1.1 單相交流調(diào)壓電路9圖4-4 單相交流調(diào)壓電路a為參變量時I VTN和a關(guān)系曲線j = 900.40.516018004012080 75 6045j = 0a /( )IVTN負(fù)載電流有效值 (4-10)IVT的標(biāo)么值 (4-11)12UZIIVTVTNVTII204.1.1 單相交流調(diào)壓電路10圖4-5 aj時阻感負(fù)載交流調(diào)壓電路工作波形wtwtwtwt圖4-5aaaqOOOOu1iG1iG2iojiT1iT2當(dāng)阻感負(fù)載, a j 時電路工作情況。圖4-2 阻感負(fù)載單相交流調(diào)

5、壓電路VT1的導(dǎo)通時間超過 。觸發(fā)VT2時， io尚未過零， VT1仍導(dǎo)通， VT2不會導(dǎo)通。io過零后，VT2才可開通，VT2導(dǎo)通角小于。衰減過程中， VT1導(dǎo)通時間漸短， VT2的導(dǎo)通時間漸長。4.1.1 單相交流調(diào)壓電路113) 單相交流調(diào)壓電路的諧波分析電阻負(fù)載由于波形正負(fù)半波對稱，所以不含直流分量和偶次諧波。 (4-12) 基波和各次諧波有效值 (4-13)負(fù)載電流基波和各次諧波有效值 (4-14) 電流基波和各次諧波標(biāo)么值隨 a變化的曲線（基準(zhǔn)電流為a =0時的有效值）如圖4-6所示。,5,3, 1o)sincos()(nnntnbtnatuwww22on21nnbaURUI/on

6、on060120180圖4-6基波3次5次7次觸發(fā)延遲角a/( )In/I*/%20406080100圖4-6 電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路基波和諧波電流含量4.1.1 單相交流調(diào)壓電路12電流諧波次數(shù)和電阻負(fù)載時相同，也只含3、5、7等次諧波。隨著次數(shù)的增加，諧波含量減少。和電阻負(fù)載時相比，阻感負(fù)載時的諧波電流含量少一些。當(dāng)a 角相同時，隨著阻抗角j 的增大，諧波含量有所減少。阻感負(fù)載4.1.1 單相交流調(diào)壓電路13 4) 斬控式交流調(diào)壓電路在交流電源u1的正半周RL圖4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3圖4-7 斬控式交流調(diào)壓電路4.1.1 單相交流調(diào)壓電路用V1進(jìn)行斬波

7、控制用V3給負(fù)載電流提供續(xù)流通道14RL圖4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3用V2進(jìn)行斬波控制用V4給負(fù)載電流提供續(xù)流通道圖4-7 斬控式交流調(diào)壓電路 4) 斬控式交流調(diào)壓電路在交流電源u1的負(fù)半周4.1.1 單相交流調(diào)壓電路15 特性特性圖4-8 電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形4.1.1 單相交流調(diào)壓電路電源電流的基波分量和電源電壓同相位，即位移因數(shù)為1。電源電流不含低次諧波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波。功率因數(shù)接近1。164.1.2 三相交流調(diào)壓電路 根據(jù)三相聯(lián)結(jié)形式的不同，三相交流調(diào)壓電路具有多種形式圖4-9 三相交流調(diào)壓電路a) 星形聯(lián)結(jié)b) 線路控制三角形

8、聯(lián)結(jié)c) 支路控制三角形聯(lián)結(jié)d) 中點控制三角形聯(lián)結(jié)17三線四相 基本原理：相當(dāng)于三個單相交流調(diào)壓電路的組合，三相互相錯開120工作?；ê?倍次以外的諧波在三相之間流動，不流過零線。問題：三相中3倍次諧波同相位，全部流過零線。零線有很大3倍次諧波電流。 a =90時，零線電流甚至和各相電流的有效值接近。1) 星形聯(lián)結(jié)電路 可分為可分為三線三相和三線四相三線三相和三線四相圖4-9 三相交流調(diào)壓電路a) 星形聯(lián)結(jié)4.1.2 三相交流調(diào)壓電路18三相三線，主要分析阻負(fù)載時的情況圖4-9 三相交流調(diào)壓電路a) 星形聯(lián)結(jié)4.1.2 三相交流調(diào)壓電路任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路。電流通路中至少有兩個晶閘

9、管，應(yīng)采用雙脈沖或?qū)捗} 沖觸發(fā)。觸發(fā)脈沖順序和三相橋式全控整流電路一樣，為VT1 VT6,依次相差60。相電壓過零點定為a 的起點， a角移相范圍是0 150。19l (1)0 a 60：三管導(dǎo)通與兩管導(dǎo)通交替，每管導(dǎo)通180a 。但a =0時一直是三管導(dǎo)通。圖4-10 不同a角時負(fù)載相電壓波形a) a =304.1.2 三相交流調(diào)壓電路2060 a 90：兩管導(dǎo) 通，每管導(dǎo)通120。(2)圖4-10 不同a角時負(fù)載相電壓波形b) a =604.1.2 三相交流調(diào)壓電路21l (3)90 a 150：兩管導(dǎo)通與無晶閘管導(dǎo)通交替，導(dǎo)通角度為3002 a。圖4-10 不同a角時負(fù)載相電壓波形 c)

10、 a =1204.1.2 三相交流調(diào)壓電路22諧波情況4.1.2 三相交流調(diào)壓電路電流諧波次數(shù)為6k1(k=1，2，3，)，和三相橋式全控整流電路交流側(cè)電流所含諧波的次數(shù)完全相同。諧波次數(shù)越低，含量越大。和單相交流調(diào)壓電路相比，沒有3倍次諧波，因三相對稱時，它們不能流過三相三線電路。23 2） 支路控制三角聯(lián)結(jié)電路 圖49三相交流調(diào)壓電路c)支路控制三角形聯(lián)結(jié)4.1.2 三相交流調(diào)壓電路由三個單相交流調(diào)壓電路由三個單相交流調(diào)壓電路組成，分別在不同的線電組成，分別在不同的線電壓作用下工作壓作用下工作。單相交流調(diào)壓電路的分析方法和結(jié)論完全適用。輸入線電流（即電源電流）為與該線相連的兩個負(fù)載相電流之

11、和。24 諧波情況諧波情況c)支路控制三角形聯(lián)結(jié)圖49三相交流調(diào)壓電路4.1.2 三相交流調(diào)壓電路 3倍次諧波相位和大小相同，在三角形回路中流動，而不出現(xiàn)在線電流中。 線電流中所諧波次數(shù)為6k1(k為正整數(shù))。 在相同負(fù)載和a 角時，線電流中諧波含量少于三相三線星形電路。25典型用例晶閘管控制電抗器（Thyristor Controlled ReactorTCR） 配以固定電容器，就可在從容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率，稱為靜止無功補償裝置( (Static Var CampensatorSVC），用來對無功功率進(jìn)行動態(tài)補償，以補償電壓波動或閃變。圖4-11 晶閘管控制電抗器(TCR)電路

12、4.1.2 三相交流調(diào)壓電路a 移相范圍為90 180?？刂芶 角可連續(xù)調(diào)節(jié)流過電抗器的電流，從而調(diào)節(jié)無功功率。26圖4-11 晶閘管控制電抗器(TCR)電路a)b)c)圖4-12 TCR電路負(fù)載相電流和輸入線電流波形 a) =120 b) =135 c) =160 4.1.2 三相交流調(diào)壓電路27仿真波形 仿真工具為PECS 2.0（本課題組教師獨立開發(fā)的仿真軟件）4.1.2 三相交流調(diào)壓電路圖4-12 TCR電路負(fù)載相電流和輸入線電流波形 a) =120 b) =135 c) =160a）b）c）284.2 其他交流電力控制電路294.2.1 交流調(diào)功電路 交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同

13、比較相同點相同點 電路形式完全相同完全相同不同點不同點 控制方式不同不同交流調(diào)壓電路在每個電源周期周期都對輸出電壓波形進(jìn)行控制。 交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個周期,在斷開幾個周期,通過通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。30 電阻負(fù)載時的工作情況2NM電源周期控制周期=M倍電源周期=24MO導(dǎo)通段=M3M2Muou1uo,iowtU12圖4-13 交流調(diào)功電路典型波形(M =3、N =2)圖41電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路4.2.1 交流調(diào)功電路控制周期為M倍電源周期，晶閘管在前N個周期導(dǎo)通，后MN個周期關(guān)斷。負(fù)載電壓和負(fù)載電流（也即電源電流）的重復(fù)周期為M倍電源周期。31 諧波

14、情況012 14諧波次數(shù)相對于電源頻率的倍數(shù)圖4-14交流調(diào)功電路的電流頻譜圖(M =3、N =2)2 4 610051234In/I0m4.2.1 交流調(diào)功電路圖4-14的頻譜圖（以控制周期為基準(zhǔn)）。In為n次諧波有效值， Io為導(dǎo)通時電路電流幅值。以電源周期為基準(zhǔn)，電流中不含整數(shù)倍頻率的諧波，但含有非整數(shù)倍頻率的諧波。而且在電源頻率附近，非整數(shù)倍頻率諧波的含量較大。324.2.2 交流電力電子開關(guān)概念概念 把晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路中，代替電路中的機械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用。優(yōu)點優(yōu)點 響應(yīng)速度快，無觸點，壽命長，可頻繁控制通斷。與交流調(diào)功電路的

15、區(qū)別區(qū)別并不控制電路的平均輸出功率。通常沒有明確的控制周期，只是根據(jù)需要控制電路的接通和斷開?？刂祁l度通常比交流調(diào)功電路低得多。33晶閘管投切電容（Thyristor SwitchedCapacitorTSC）圖4-15 TSC基本原理圖a) 基本單元單相簡圖 b) 分組投切單相簡圖4.2.2 交流電力電子開關(guān)作用對無功功率控制，可提高功率因數(shù)，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，改善供電質(zhì)量。性能優(yōu)于機械開關(guān)投切的電容器。結(jié)構(gòu)和原理晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路。實際常用三相，可三角形聯(lián)結(jié)，也可星形聯(lián)結(jié)。34晶閘管的投切選擇晶閘管投入時刻的原則：該時刻交流電源電壓和電容器預(yù)充電電壓相等，這樣電容器電壓不會產(chǎn)生躍變，就

16、不會產(chǎn)生沖擊電流。理想情況下，希望電容器預(yù)充電電壓為電源電壓峰值，這時電源電壓的變化率為零，電容投入過程不但沒有沖擊電流，電流也沒有階躍變化。12ttttusiCuCVT1VT2ttuVT1uusiCuCCVT1VT2VT1圖4-16 TSC理想投切時刻原理說明4.2.2 交流電力電子開關(guān)35TSC電路也可采用晶閘管和二極管反并聯(lián)的方式4.2.2 交流電力電子開關(guān)由于二極管的作用，在電路不導(dǎo)通時uC總會維持在電源電壓峰值。成本稍低，但響應(yīng)速度稍慢，投切電容器的最大時間滯后為一個周波。12ttttusiCuCVT1VT2ttuVT1uusiCuCCVT1VT2VT1圖4-16 TSC理想投切時刻

17、原理說明364.3 交交變頻電路 374.3.1 單相交交變頻器晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器(Cycloconvertor)u 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，屬于直接變頻電路屬于直接變頻電路。u 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。38 1) 電路構(gòu)成和基本工作原理ZPN輸出電壓平均輸出電壓圖4-18OuouoaP=0aP=2aP=2wt圖4-18 單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形4.3.1 單相交交變頻器電路構(gòu)成如圖4-18，由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，和直流電動機可逆調(diào)速用的四象限變流電路完全相同。變流器P和

18、N都是相控整流電路。39工作原理P組工作時，負(fù)載電流io為正正。N組工作時，io為負(fù)負(fù)。兩組變流器按一定的頻率交替工作，負(fù)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。ZPN輸出電壓平均輸出電壓圖4-18OuouoaP=0aP=2aP=2wt圖4-18 單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形4.3.1 單相交交變頻器40為使uo波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對a 角進(jìn)行調(diào)制。4.3.1 單相交交變頻器在半個周期內(nèi)讓P組 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

19、至最高，再減到零。另外半個周期可對N組進(jìn)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。41 2) 整流與逆變工作狀態(tài)a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖4-19 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(fù)載為例，也適用于交流電動機負(fù)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4-19a所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)。42設(shè)負(fù)載阻抗角為j ，則輸出

20、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。a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖4-19 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43工作狀態(tài)圖4-19 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖4-19 理想化交交變頻電路的整流和逆變

21、工作狀態(tài)4.3.1 單相交交變頻器t1t3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(fù)。44t3 t5期間： io負(fù)半周，反組工作，正組被封鎖。t3 t4 ：uo和io均為負(fù)，反組整流，輸出功率為正。t4 t5 ： uo反向， io仍為負(fù)，反組逆變，輸出功率為負(fù)。a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖4-19 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

22、交交變頻器小結(jié)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。45 當(dāng)uo和io的相位差小于90時，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為正，電動機工作在電動狀態(tài)。 當(dāng)二者相位差大于90時，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為負(fù)，電網(wǎng)吸收能量，電動機為發(fā)電狀態(tài)。 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。1OO23456圖4-20uoiowtwt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，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

23、 第5段 又是無環(huán)流死區(qū) 第6段 io 0， uo 0，為反組整流 4.3.1 單相交交變頻器46 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。 設(shè)Ud0為a = 0時整流電路的理想空載電壓，則有 (4-15) 每次控制時a角不同， 表示每次控制間隔內(nèi)uo的平均值。acosd0oUu0u圖4-21u2u3u4u5u6u1us2us3us4us5us6us1uoaP3aP4wtwt圖4-21 余弦交點法原理4.3.1 單相交交變頻器47設(shè)期望的正弦波輸出電壓為 (4-16）比較式(4-15)和(4-16)，應(yīng)使 (4-17) g g 稱為輸出電壓比：ttUUood0oms

24、insincoswgwa)10(0ggdomUUtUuoomosinw圖4-21 余弦交點法原理圖4-21u2u3u4u5u6u1us2us3us4us5us6us1uoaP3aP4wtwt4.3.1 單相交交變頻器48)sin(coso1twga圖4-21 余弦交點法原理圖4-21u2u3u4u5u6u1us2us3us4us5us6us1uoaP3aP4wtwt4.3.1 單相交交變頻器余弦交點法基本公式 (4-18)余弦交點法圖解線電壓uab、 uac 、 ubc 、 uba 、 uca和ucb依次用u1 u6表示。相鄰兩個線電壓的交點對應(yīng)于a =0。49u1u6所對應(yīng)的同步信號分別用u

25、s1us6表示us 1us 6比 相 應(yīng) 的u1u6超前30，us1us6的最大值和相應(yīng)線電壓a =0的時刻對應(yīng)。以a =0為零時刻，則us1us6為余弦信號。希望輸出電壓為uo，則各晶閘管觸發(fā)時刻由 相 應(yīng) 的 同 步 電 壓us1us6的下降段和uo的交點來決定。圖4-21 余弦交點法原理圖4-21u2u3u4u5u6u1us2us3us4us5us6us1uoaP3aP4wtwt4.3.1 單相交交變頻器50不同g g 時，在uo一周期內(nèi)， a 隨 w ot 變化的情況。圖中，u g g 較小，即輸出電壓較低時，a只在離90很近的范圍內(nèi)變化，電路的輸入功率因數(shù)非常低。g = 0g = 0

26、.1相位控制角a/( )輸出相位w 0 t圖4-2212015018030609000.91.02223圖4-22 不同g g 時a和wot的關(guān)系)sin(sin2)sin(coso1o1ttwgwga4.3.1 單相交交變頻器51 4) 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(yán)重。電壓波形畸變及其導(dǎo)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。就輸出波形畸變和輸出上限頻率的關(guān)系而言，很難確定一個明確的界限。當(dāng)采用6脈波三相橋式電路時，輸出上限頻率不

27、高于電網(wǎng)頻率的1/31/2。電網(wǎng)頻率為50Hz時，交交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz。52圖4-23 單相交交變頻電路的功率因數(shù)(2) 輸入功率因數(shù)4.3.1 單相交交變頻器輸入電流相位滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無功功率。一周期內(nèi)， a角以90為中心變化。輸出電壓比g g 越小，半周期內(nèi)a的平均值越靠近90。負(fù)載功率因數(shù)越低，輸入功率因數(shù)也越低。不論負(fù)載功率因數(shù)是滯后的還是超前的，輸入的無功電流總是滯后。0.8 0.6 0.4 0.2 0g =1.0輸入位移因數(shù)負(fù)載功率因數(shù) （ 滯后 ）負(fù)載功率因數(shù) （ 超前 ）圖4-2301.00

28、.60.40.2負(fù)載功率因數(shù)（超前）負(fù)載功率因數(shù)（滯后）輸入位移因數(shù)53(3) 輸出電壓諧波輸出電壓的諧波頻譜非常復(fù)雜，既和電網(wǎng)頻率f fi i以及變流電路的脈波數(shù)有關(guān)，也和輸出頻率f fo o有關(guān)。采用三相橋時，輸出電壓所含主要諧波的頻率為6fifo，6fi3fo，6fi5fo，12fifo，12fi3fo，12fi5fo，采用無環(huán)流控制方式時，由于電流方向改變時死區(qū)的影響，將增加5fo、7fo等次諧波。4.3.1 單相交交變頻器54 (4) 輸入電流諧波輸入電流波形和可控整流電路的輸入波形類似，但其幅值和相位均按正弦規(guī)律被調(diào)制。采用三相橋式電路的交交變頻電路輸入電流諧波頻率 (4-19)

29、和 (4-20) 式中，k=1,2,3,；l=0,1,2,。oiin216lffkfoiin2kfff4.3.1 單相交交變頻器554.3.2 三相交交變頻電路l 由三組輸出電壓相位各差120的單相交交變頻電路組成。1) 電路接線方式公共交流母線進(jìn)線方式公共交流母線進(jìn)線方式輸出星形聯(lián)結(jié)方式輸出星形聯(lián)結(jié)方式交交變頻電路主要應(yīng)用于大功率交流電機調(diào)速系統(tǒng)，使用的是三相交交變頻電路。56(1)公共交流母線進(jìn)線方式圖4-24 公共交流母線進(jìn)線三相交交變頻電路（簡圖）4.3.2 三相交交變頻電路由三組彼此獨立的、輸出電壓相位相互錯開120的單相交交變頻電路構(gòu)成。電源進(jìn)線通過進(jìn)線電抗器接在公共的交流母線上。

30、因為電源進(jìn)線端公用，所以三組的輸出端必須隔離。為此，交流電動機的三個繞組必須拆開。主要用于中等。容量的交流調(diào)速系統(tǒng)。57(2) 輸出星形聯(lián)結(jié)方式 三組的輸出端是星形聯(lián)結(jié)，電動機的三個繞組也是星形聯(lián)結(jié) 電動機中點不和變頻器中點接在一起，電動機只引出三根線即可圖4-25 輸出星形聯(lián)結(jié)方式三相交交變頻電路a）簡圖 b）詳圖三組的輸出端是星形聯(lián)結(jié)，電動機的三個繞組也是星形聯(lián)結(jié)。電動機中點不和變頻器中點接在一起，電動機只引出三根線即可。4.3.2 三相交交變頻電路58圖4-25 輸出星形聯(lián)結(jié)方式三相交交變頻電路a）簡圖 b）詳圖因為三組的輸出聯(lián)接在一起，其電源進(jìn)線必須隔離，因此分別用三個變壓器供電。由于

31、輸出端中點不和負(fù)載中點相聯(lián)接，所以在構(gòu)成三相變頻電路的六組橋式電路中，至少要有不同輸出相的兩組橋中的四個晶閘管同時導(dǎo)通才能構(gòu)成回路，形成電流。4.3.2 三相交交變頻電路59圖4-25 輸出星形聯(lián)結(jié)方式三相交交變頻電路a）簡圖 b）詳圖和整流電路一樣，同一組橋內(nèi)的兩個晶閘管靠雙觸發(fā)脈沖保證同時導(dǎo)通。兩組橋之間則是靠各自的觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，以保證同時導(dǎo)通。4.3.2 三相交交變頻電路60 2) 輸入輸出特性 輸出上限頻率和輸出電壓諧波和單相交交變頻電路是一致的。輸入電流總輸入電流由三個單相的同一相輸入電流合成而得到。有些諧波相互抵消，諧波種類有所減少，總的諧波幅值也有所降低。200t/ms輸

32、出電壓單相輸出時 U相輸入電流三相輸出時 U相輸入電流200t/ms200t/ms圖4-26 交交變頻電路的輸入電流波形4.3.2 三相交交變頻電路61 諧波頻率為 (4-21) 和 (4-22) 式中k=1,2,3,l=0,1,2,。 采用三相橋式電路時，輸入諧波電流的主要頻率為fi6fo、5fi 、5fi6fo 、 7fi 、 7fi6fo 、 11fi 、 11fi6fo fi12fo等。其中5fi次諧波的幅值最大。oiin616lffkfoiin6kfff200t/ms輸出電壓單相輸出時 U相輸入電流三相輸出時 U相輸入電流200t/ms200t/ms圖4-26 交交變頻電路的輸入電流波形4.3.2 三相交交變頻電路62輸入功率因數(shù) 三相總輸入功率因數(shù)應(yīng)為 (4-23)三相電路總的有功功率為各相有功功率之和但視在功率卻不能簡單相加，而應(yīng)由總輸入電流有效值和輸入電壓有效值來計算，比三相各自的視在功率之和要