交流電力控制電路和交交變頻電路概述

交流電力控制電路和交交變頻電路概述4.1交流調(diào)壓電路4.1.1單相交流調(diào)壓電路4.1.2三相交流調(diào)壓電路4.2其他交流電力控制電路4.2.1交流調(diào)功電路4.2.2交流電力電子開關(guān)4.3交交變頻電路4.3.1單相交交變頻電路4.3.2三相交交變頻電路4.4矩陣式變頻電路本章小結(jié)第4章概述交流-交流變流電路一種形式的交流變成另一種形式交流的電路，可改變相關(guān)的電壓、電流、頻率和相數(shù)等交流電力控制電路變頻電路只改變電壓、電流或控制電路的通斷，不改變頻率改變頻率，大多不改變相數(shù)，也有改變相數(shù)的交流調(diào)壓電路——相位控制（或斬控式），4.1節(jié)交流調(diào)功電路及交流無觸點(diǎn)開關(guān)——通斷控制，4.2節(jié)交交變頻電路交直交變頻電路1.晶閘管交交變頻電路，4.3節(jié)2.矩陣式變頻電路，4.4節(jié)先把交流整流成直流，再把直流逆變成另一種頻率或可變頻率的交流,間接變頻電路，8.1節(jié)第4章交流調(diào)壓電路交流電力控制電路的結(jié)構(gòu)兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，控制晶閘管就可控制交流電力交流電力控制電路的類型交流調(diào)壓電路:交流調(diào)功電路:交流電力電子開關(guān):每半個(gè)周波控制晶閘管開通相位，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值以交流電周期為單位控制晶閘管通斷，改變通斷周期數(shù)的比，調(diào)節(jié)輸出功率的平均值并不著意調(diào)節(jié)輸出平均功率，而只是根據(jù)需要接通或斷開電路。4.1交流調(diào)壓電路的應(yīng)用：燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制）異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速供用電系統(tǒng)對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)在高壓小電流或低壓大電流直流電源中，用于調(diào)節(jié)變壓器一次電壓交流調(diào)壓電路4.1單相交流調(diào)壓電路1．電阻負(fù)載原理分析在u1的正半周和負(fù)半周，分別對VT1和VT2的開通角a進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓正負(fù)半周a起始時(shí)刻（a=0）均為電壓過零時(shí)刻，穩(wěn)態(tài)時(shí)，正負(fù)半周的a相等負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流（也即電源電流）和負(fù)載電壓的波形相同圖4-1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形數(shù)量關(guān)系負(fù)載電壓有效值(4-1)

負(fù)載電流有效值(4-2)晶閘管電流有效值(4-3)功率因數(shù)(4-4)

單相交流調(diào)壓電路ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTwtOwtOwtOwt輸出電壓與a的關(guān)系:移相范圍為0≤a≤π。a=0時(shí)，輸出電壓為最大，Uo=U1。隨a的增大，Uo降低，a=π時(shí)，Uo=0。λ與a的關(guān)系:-a=0時(shí)，功率因數(shù)λ=1，a增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，λ降低單相交流調(diào)壓電路2．阻感負(fù)載

阻感負(fù)載時(shí)a的移相范圍負(fù)載阻抗角：j=arctan(wL/R)若晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時(shí)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(shí)，只能進(jìn)行滯后控制，使負(fù)載電流更為滯后

a=0時(shí)刻仍定為u1過零的時(shí)刻，a的移相范圍應(yīng)為j≤a≤π圖4-2阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形單相交流調(diào)壓電路阻感負(fù)載時(shí)的工作過程分析在ωt=a時(shí)刻開通VT1，負(fù)載電流滿足 (4-5)解方程得(4-6)

式中 ,θ為晶閘管導(dǎo)通角 利用邊界條件：ωt=a+θ時(shí)io=0,可求得θ： (4-7)VT2導(dǎo)通時(shí)，上述關(guān)系完同，只是io極性相反，相位差180°圖4-3單相交流調(diào)壓電路以a為參變量的θ和a關(guān)系曲線單相交流調(diào)壓電路數(shù)量關(guān)系負(fù)載電壓有效值：

晶閘管電流有效值：

(4-8)(4-9)單相交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路負(fù)載電流有效值(4-10)

IVT的標(biāo)么值(4-11)圖4-4單相交流調(diào)壓電路a為參變量時(shí)IVTN和a關(guān)系曲線a<j時(shí)單相交流調(diào)壓電路圖4-5a<j時(shí)阻感負(fù)載交流調(diào)壓電路工作波形圖4-5的波形分析:VT1提前通，L被過充電，放電時(shí)間延長，VT1的導(dǎo)通角超過π觸發(fā)VT2時(shí)，io尚未過零，VT1仍導(dǎo)通，VT2不通io過零后，VT2開通，VT2導(dǎo)通角小于π方程式(4-5)和(4-6)所得io表達(dá)式仍適用，只是a≤ωt<∞過渡過程和帶R-L負(fù)載的單相交流電路在ωt=a(a<j)時(shí)合閘的過渡過程相同

io由兩個(gè)分量組成：正弦穩(wěn)態(tài)分量、指數(shù)衰減分量衰減過程中，VT1導(dǎo)通時(shí)間漸短，VT2的導(dǎo)通時(shí)間漸長穩(wěn)態(tài)的工作情況和a=j時(shí)完全相同3.單相交流調(diào)壓電路的諧波分析電阻負(fù)載的情況波形正負(fù)半波對稱，所以不含直流分量和偶次諧波 (4-12)式中:

(n=3,5,7,…)(n=3,5,7,…)單相交流調(diào)壓電路

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(shí) 的有效值）如圖4-6所示圖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單相交流調(diào)壓電路阻感負(fù)載的情況電流諧波次數(shù)和電阻負(fù)載時(shí)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(shí)相比，阻感負(fù)載時(shí)的諧波電流含量少一些當(dāng)a角相同時(shí)，隨著阻抗角j的增大，諧波含量有所減少單相交流調(diào)壓電路圖4-7斬控式交流調(diào)壓電路4．?dāng)乜厥浇涣髡{(diào)壓電路一般采用全控型器件作為開關(guān)器件原理分析基本原理和直流斬波電路有類似之處u1正半周u1負(fù)半周設(shè)斬波器件（V1或V2）導(dǎo)通時(shí)間為ton，開關(guān)周期為T，則導(dǎo)通比a=ton/T，改變a可調(diào)節(jié)輸出電壓斬波控制斬波控制續(xù)流通道續(xù)流通道單相交流調(diào)壓電路特性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圖4-8電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形單相交流調(diào)壓電路三相交流調(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)線路控制三角形聯(lián)結(jié)c)支路控制三角形聯(lián)結(jié)d)中點(diǎn)控制三角形聯(lián)結(jié)

三相四線基本原理：相當(dāng)于三個(gè)單相交流調(diào)壓電路的組合，三相互相錯(cuò)開120°工作?；ê?倍次以外的諧波在三相之間流動(dòng)，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(shí)，零線電流甚至和各相電流的有效值接近三相三線三相四線1．星形聯(lián)結(jié)電路三相交流調(diào)壓電路

三相三線，電阻負(fù)載時(shí)的情況任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路電流通路中至少有兩個(gè)晶閘管，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(diǎn)定為a的起點(diǎn)，a角移相范圍是0°~150°三相交流調(diào)壓電路圖4-免10素不同a角時(shí)負(fù)載葛相電壓波直形a)a=30°久b)a=60°可c)a=12譜0°三相交孕流調(diào)壓脹電路4.1.陷2(1)稈0°≤a<60更°：三壺管導(dǎo)通救與兩管矮導(dǎo)通交泉替，每休管導(dǎo)通謀180壟°－a。但a=0°時(shí)治一直是三甜管導(dǎo)通(2)械60°狂≤a<90弄°：兩求管導(dǎo)通葬，每管麗導(dǎo)通1朝20°(3)庫90°紛≤a<15水0°：質(zhì)兩管導(dǎo)吧通與無背晶閘管遣導(dǎo)通交都替，導(dǎo)籌通角度垃為30貢0°－界2a諧波情況電流諧波添次數(shù)為6k±1(k=1，廉2，3竊，…)旅，和三捐相橋式地全控整赴流電路脹交流側(cè)岡電流所麥含諧波禁的次數(shù)詢完全相共同諧波次注數(shù)越低酸，含量小越大和單相足交流調(diào)鴨壓電路涂相比，雀沒有3腹倍次諧忙波，因浙三相對河稱時(shí)，鞭它們不雪能流過閉三相三陣線電路三相交流鈴調(diào)壓電路4.1弊.22．支路政控制三角干聯(lián)結(jié)電路由三個(gè)鍵單相交球流調(diào)壓巡壽電路組圍成，分腐別在不制同的線電壓作轉(zhuǎn)用下工作單相交蘆流調(diào)壓毀電路的銜分析方棉法和結(jié)跨論完全瞇適用輸入線呀電流（吐即電源深電流）北為與該筍線相連御的兩個(gè)咽負(fù)載相頁電流之國和諧波情況3倍次諧池波相位和嘴大小相同態(tài)，在三角驅(qū)形回路中職流動(dòng)，而且不出現(xiàn)在貿(mào)線電流禁中線電流奏中所諧趣波次數(shù)貍為6k±1(k為正整數(shù)響)在相同舍負(fù)載和a角時(shí)，線侵電流中諧鴉波含量少貴于三相三強(qiáng)線星形電泡路三相交流番調(diào)壓電路4.1.處2典型用例壓——晶閘繭管控制電賠抗器（T說hyri撐stor珍Con雷trol諸led第Reac械tor—蹦TCR）a移相范腐圍為9乘0°~礙18獵0°控制a角可連續(xù)枕調(diào)節(jié)流過徹電抗器的塘電流，從疫而調(diào)節(jié)無費(fèi)功功率配以固定叢電容器，飄就可在從險(xiǎn)容性到感律性的范圍魂內(nèi)連續(xù)調(diào)合節(jié)無功功葛率，稱為衡靜止無功齡補(bǔ)償裝置曾(Sta俯tic消Var撲Camp濤ensa合tor—沾SVC）勒，用來對傳無功功率餓進(jìn)行動(dòng)態(tài)瓣補(bǔ)償，以塑補(bǔ)償電壓宇波動(dòng)或閃倉變?nèi)嘟涣鞯渍{(diào)壓電路4.1.員2圖4-攀11頸晶閘狹管控制搜電抗器酷(TC雄R)電革路圖4-1寫2T嘗CR電路址負(fù)載相電瓶流和輸入書線電流波慰形三相交達(dá)流調(diào)壓抱電路4.1各.2a)α=12輩0°b)α=13脈5°c)α=160劑°其他交夢流電力勤控制電化路以交流電饑源周波數(shù)恥為控制單殿位——交流調(diào)壞功電路對電路爐通斷進(jìn)列行控制侍——交流電力筋電子開關(guān)4.2交流調(diào)亮功電路異同與交流叢調(diào)壓電拒路的電路形式降完全相同控制方晝式不同補(bǔ)：將負(fù)紙載與電謎源接通據(jù)幾個(gè)周賢波，再雜斷開幾臥個(gè)周波穴，改變棗通斷周揉波數(shù)的唱比值來洪調(diào)節(jié)負(fù)唱載所消禿耗的平健均應(yīng)用常用于電侄爐的溫度馳控制因其直接范調(diào)節(jié)對象俘是電路的丸平均輸出渴功率,所雖以稱為交流調(diào)桿功電路控制對象鏈時(shí)間常數(shù)湊很大，以咸周波數(shù)為弄單位控制熱即可通常晶漆閘管導(dǎo)茂通時(shí)刻聽為電源賴電壓過駐零的時(shí)早刻，負(fù)尾載電壓電比流都是萬正弦波真，不對斬電網(wǎng)電脆壓電流周造成通夕常意義的旱諧波污緣瑞染4.2糞.1電阻負(fù)載匯時(shí)的工作曠情況控制周期飄為M倍電源嚴(yán)周期，終晶閘管咸在前N個(gè)周期導(dǎo)通，后M－N個(gè)周期扛關(guān)斷負(fù)載電壓告和負(fù)載電獎(jiǎng)流（也即比電源電流牲）的重復(fù)四周期為M倍電源跨周期圖4-1畫3交吃流調(diào)功電校路典型波威形(M=3、N=2)當(dāng)M=3、N=2時(shí)嚷的電路誤波形如楊圖4-違13交流調(diào)惡功電路4.2.哄1諧波情況圖4-索14的轉(zhuǎn)頻譜圖文（以控犯制周期難為基準(zhǔn)鈔）。In為n次諧波墾有效值虜，Io為導(dǎo)通時(shí)長電路電流檢幅值以電源只周期為告基準(zhǔn)，槍電流中瞎不含整訴數(shù)倍頻漂率的諧旅波，但顛含有非旅整數(shù)倍禍頻率的動(dòng)諧波而且在覺電源頻炸率附近倒，非整端數(shù)倍頻建率諧波幣的含量撲較大圖4-1號4交扁流調(diào)功電屠路的電流脈頻譜圖(M=3、N=2)交流調(diào)功供電路4.2啞.1M=3時(shí)猶，交流電力未電子開關(guān)作用：優(yōu)點(diǎn)：與交流朗調(diào)功電投路的區(qū)池別并不控慰制電路立的平均選輸出功斬率通常沒有激明確的控素制周期，梢只是根據(jù)象需要控制孟電路的接梳通和斷開控制頻度植通常比交司流調(diào)功電寸路低得多代替機(jī)哲械開關(guān)刺，起接磨通和斷左開電路押的作用響應(yīng)速棋度快，嬌無觸點(diǎn)平，壽命份長，可叮頻繁控唇制通斷4.2.河2晶閘管棵投切電姓容器（控Thy蠻ris蒸tor淘Sw賣itc盛hed亮Ca淹pac逗ito戀r—T受SC）對無功功遠(yuǎn)率控制，戒可提高功率因數(shù)展，穩(wěn)定判電網(wǎng)電扁壓，改善供電質(zhì)膠量性能優(yōu)繞于機(jī)械黨開關(guān)投膊切的電容器結(jié)構(gòu)和原童理圖4-1井5基本原灘理圖（單韻相）實(shí)際常用執(zhí)三相，可拔三角形聯(lián)結(jié)，也圣可星形浙聯(lián)結(jié)圖4-1侍5T林SC基本朗原理圖a)洲基本單賄元單相脖簡圖舟b)調(diào)分組輕投切單職相簡圖交流電肥力電子息開關(guān)4.2.具2晶閘管反冠并聯(lián)后串堡入交流電供路兩個(gè)反并扣聯(lián)的晶閘們管起著把C并入電涂網(wǎng)或從鏈電網(wǎng)斷篇開的作撲用（圖施4-1寫5a）串聯(lián)電拉感很小表，用來踏抑制電芒容器投干入電網(wǎng)冊時(shí)的沖醋擊電流實(shí)際工惡程中，艦為避免藍(lán)電容器壤組投切方造成較派大沖擊盲，一般移把電容完器分成項(xiàng)幾組（腫圖4-雖15b爆），可抽根據(jù)電習(xí)網(wǎng)對無亮功的需石求而改絹?zhàn)兺度氡娙萜鲾〉娜萘縏SC實(shí)思際上為斷風(fēng)續(xù)可調(diào)的幟動(dòng)態(tài)無功羞功率補(bǔ)償傘器圖4-1販5T喉SC基本指原理圖基本單躍元單相暖簡圖分組投切欺單相簡圖交流電力儉電子開關(guān)4.2察.2TSC電俗路也可采籃用晶閘管莊和二極管核反并聯(lián)的涉方式由于二剛極管的敞作用，葡在電路減不導(dǎo)通押時(shí)uC總會(huì)維持蒸在電源電壓峰描值成本稍滅低，但支響應(yīng)速病度稍慢襲，投切譽(yù)電容器師的最大蜂時(shí)間滯后為一個(gè)區(qū)周波圖4-1戶7晶梨閘管和二犁極管反并壇聯(lián)方式的萌TSC交流電肌力電子涂開關(guān)4.2.座2晶閘管戀投切選擇晶治閘管投乳入時(shí)刻拘的原則鹽：該時(shí)貪刻交流賓電源電喉壓和電容容器預(yù)展充電電斷壓相等胳，這樣童電容器低電壓不覽會(huì)產(chǎn)生態(tài)躍變，抬就不會(huì)推產(chǎn)生沖財(cái)擊電流理想情神況下，糕希望電收容器預(yù)咬充電電靈壓為電變源電壓抓峰值，脊這時(shí)電三源電壓善的變化赤率為零梳，電容巡壽投入過好程不但貌沒有沖叫擊電流魄，電流具也沒有淘階躍變賓化圖4-惕16螞TS缺C理想兩投切時(shí)燈刻原理懇說明交流電正力電子本開關(guān)4.2偷.2交交變驕頻電路本節(jié)講練述：晶撫閘管交陸交變頻余電路，供也稱周排波變流象器(C馳ycl喜oco競nve養(yǎng)rto胖r)交交變頻瓦電路——把沿電網(wǎng)頻耳率的交繪流電變示成可調(diào)贏頻率的鍬交流電窮，屬于賓直接變翠頻電路廣泛用于旗大功率交社流電動(dòng)機(jī)撤調(diào)速傳動(dòng)片系統(tǒng)，實(shí)跨用的主要寇是三相輸?shù)艹鼋唤蛔兲祛l電路4.31．電估路構(gòu)成呈和基本秀工作原員理電路構(gòu)成如圖4笛-18足，由P惹組和N投組反并花聯(lián)的晶惰閘管變湖流電路暫構(gòu)成，征和直流帽電動(dòng)機(jī)小可逆調(diào)抗速用的欠四象限肌變流電懲路完全煙相同變流器委P和N嗓都是相騾控整流葉電路圖4-碼18羊單相龍交交變北頻電路嶼原理圖僚和輸出祥電壓波版形4.3名.1單相交圣交變頻極電路工作原爬理P組工作康時(shí)，負(fù)載洽電流io為正N組工真作時(shí)，io為負(fù)兩組變流緊器按一定火的頻率交處替工作，賺負(fù)載就得槳到該頻率膏的交流電改變兩組肚變流器的氧切換頻率輝，就可改泉變輸出頻規(guī)率wo改變變流喚電路的控盤制角a，就可艷以改變肌交流輸感出電壓虧的幅值4.3張.1單相交厘交變頻約電路為使uo波形接嫩近正弦門波，可紅按正弦擺規(guī)律對a角進(jìn)行調(diào)笑制在半個(gè)徐周期內(nèi)俊讓P組a角按正遠(yuǎn)弦規(guī)律峽從90°減到0°或某雜個(gè)值，悉再增加輛到90°，每買個(gè)控制鴨間隔內(nèi)悶的平均拆輸出電斧壓就按欠正弦規(guī)煙律從零犁增至最醉高，再錘減到零碧。另外夢半個(gè)周側(cè)期可對N組進(jìn)行堵同樣的垃控制uo由若干段御電源電壓田拼接而成鉆，在uo的一個(gè)周活期內(nèi)，包磨含的電源蒜電壓段數(shù)炕越多，其業(yè)波形就越脈接近正弦今波4.3味.1單相交舍交變頻憐電路2．整流遣與逆變工乎作狀態(tài)阻感負(fù)載央為例把交交變累頻電路理閥想化，忽不略變流電游路換相時(shí)uo的脈動(dòng)分圓量，就可滿把電路等律效成圖4避-19a賤所示的正框弦波交流拳電源和二爭極管的串勒聯(lián)設(shè)負(fù)載止阻抗角要為j，則輸侄出電流假滯后輸販出電壓j角兩組變流鈔電路采取過無環(huán)流工推作方式，劣即一組變穩(wěn)流電路工寺作時(shí)，封憤鎖另一組婦變流電路瘋的觸發(fā)脈醫(yī)沖4.3翼.1單相交桐交變頻評電路圖4-1中9理關(guān)想化交交極變頻電路歡的整流和李逆變工作戴狀態(tài)工作狀態(tài)t1~t3期間：io正半周貍，正組廊工作，架反組被辟封鎖t1~t2：uo和io均為正，話正組整流辰，輸出功詳率為正t2~t3：uo反向，io仍為正較，正組這逆變，嘆輸出功饞率為負(fù)4.3.毀1單相交交挎變頻電路t3~t5期間：io負(fù)半周，挽反組工作判，正組被房誠封鎖t3~t4：uo和io均為負(fù)，練反組整流漲，輸出功笛率為正t4~t5：uo反向，io仍為負(fù)獻(xiàn)，反組脊逆變，豈輸出功苗率為負(fù)小結(jié)：哪一組摩工作由io方向決定哪，與uo極性無關(guān)工作在該整流還提是逆變哈，則根煌據(jù)uo方向與io方向是鄭否相同杰確定工作狀仍態(tài)4.3.災(zāi)1單相交競交變頻隊(duì)電路圖4-1膏9理奴想化交交段變頻電路烘的整流和善逆變工作古狀態(tài)圖4-贈(zèng)20然單相砌交交變創(chuàng)頻電路亞輸出電筑壓和電扮流波形4.3.鎖1單相交交漏變頻電路考慮無眉環(huán)流工絹?zhàn)鞣绞礁巯耰o過零的死旗區(qū)時(shí)間，福一周期可零分為6段第1段io<0，uo>0，反碧組逆變第2段電流過零笨，為無環(huán)俘流死區(qū)第3段io>0，uo>0，正勞組整流第4段io>0，uo<0，正組積逆變第5段又是無環(huán)梅流死區(qū)第6段io<0，uo<0，為巾反組整假流當(dāng)uo和io的相位差慮小于90°時(shí)，舉一周期閑內(nèi)電網(wǎng)隔向負(fù)載瞇提供能夸量的平罩均值為索正，電綱動(dòng)機(jī)工旅作在電秋動(dòng)狀態(tài)當(dāng)二者扣相位差尺大于90°時(shí)，一孩周期內(nèi)電恒網(wǎng)向負(fù)載悅提供能量典的平均值些為負(fù)，電撕網(wǎng)吸收能傻量，電動(dòng)夠機(jī)為發(fā)電軌狀態(tài)例：3．輸拜出正弦抬波電壓親的調(diào)制嘉方法介紹最基怨本的、廣鏟泛使用的殺余弦交點(diǎn)另法設(shè)Ud0為a=0良時(shí)整流笛電路的掉理想空兔載電壓掘，則有哥(鑰4-1精5)每次控制率時(shí)a角不同燥，滾表示否每次控唐制間隔峰內(nèi)uo的平均脈值期望的庭正弦波廢輸出電鉛壓為(4-1宰6)比較式(歷4-15躁)和(4敏-16)竭，應(yīng)使(4-1盒7)g稱為輸出怨電壓比：4.3博.1單相交交珍變頻電路余弦交殘點(diǎn)法基前本公式(4-連18)余弦交強(qiáng)點(diǎn)法圖免解線電壓uab、uac、ubc、uba、uca和ucb依次用u1~u6表示相鄰兩個(gè)嫩線電壓的舅交點(diǎn)對應(yīng)纏于a=0圖4-2投1余劣弦交點(diǎn)法缺原理4.3.清1單相交交稠變頻電路u1~u6所對應(yīng)的室同步信號孝分別用us1~us6表示us1~us6比相應(yīng)羅的u1~u6超前30°，us1~us6的最大統(tǒng)值和相放應(yīng)線電簡壓a=0的時(shí)制刻對應(yīng)以a=0為零惜時(shí)刻，則us1~us6為余弦漢信號希望輸角出電壓版為uo，則各晶勾閘管觸發(fā)賴時(shí)刻由相別應(yīng)的同步親電壓us1~us6的下降段渡和uo的交點(diǎn)訂來決定圖4-護(hù)21趟余弦映交點(diǎn)法董原理4.3.熊1單相交煙交變頻術(shù)電路不同g時(shí)，在uo一周期內(nèi)讓，a隨wot變化的情筆況。圖中錯(cuò)，g較小，即罰輸出電壓直較低時(shí)，a只在離腹90°還很近的互范圍內(nèi)姥變化，呈電路的蛙輸入功調(diào)率因數(shù)訂非常低圖4-絲式22饞不同g時(shí)a和wot的關(guān)系4.3.格1單相交催交變頻凈電路4.輸入狼輸出特性1)輸山出上限頻霸率輸出頻率圖增高時(shí)，醫(yī)輸出電壓警一周期所敵含電網(wǎng)電員壓段數(shù)減唉少，波形養(yǎng)畸變嚴(yán)重電壓波室形畸變當(dāng)及其導(dǎo)瓶致的電恢流波形賊畸變和濫轉(zhuǎn)矩脈問動(dòng)是限陰制輸出軍頻率提撿高的主慌要因素就輸出無波形畸蔥變和輸疼出上限榨頻率的抬關(guān)系而糞言，很跳難確定縱一個(gè)明展確的界趟限當(dāng)采用6音脈波三相平橋式電路時(shí)，輸出上限溫頻率不高滔于電網(wǎng)頻傳率的1/肅3~1/量2。電網(wǎng)創(chuàng)頻率為惜50H年z時(shí)，日交交變勾頻電路可的輸出靜上限頻尾率約為恩20H撫z4.3劍.1單相交柴交變頻鼻電路2)輸挖入功率因畢數(shù)輸入電憂流相位聽滯后于伶輸入電拆壓，需負(fù)要電網(wǎng)陸提供無梨功功率一周期內(nèi)派，a角以9護(hù)0°為安中心變婆化輸出電繪壓比g越小，雨半周期法內(nèi)a的平均擱值越靠及近90丹°負(fù)載功鍛率因數(shù)縱越低，企輸入功盞率因數(shù)沸也越低不論負(fù)奴載功率面因數(shù)是獎(jiǎng)滯后的柔還是超嫌前的，借輸入的抱無功電獻(xiàn)流總是以滯后圖4-2枝3單編相交交變嘩頻電路的辱功率因數(shù)4.3商.1單相交踢交變頻纏電路3)鄰輸出電蚊壓諧波輸出電壓辰的諧波頻騰譜非常復(fù)雅雜，既和席電網(wǎng)頻率fi以及變財(cái)流電路眾的脈波崖數(shù)有關(guān)蜜，也和新輸出頻雀率fo有關(guān)采用三相畝橋時(shí)，輸總出電壓所覽含主要諧魄波的頻率淘為6fi±fo，6fi±3fo，6fi±5fo，…12fi±fo，12fi±3fo，12fi±5fo，…采用無們環(huán)流控扇制方式附時(shí)，由舞于電流倡方向改靈變時(shí)死形區(qū)的影聽響，將潔增加5fo、7fo等次諧波4.3.剖1單相交交有變頻電路4)輸默入電流諧歪波輸入電流近波形和可魂控整流電創(chuàng)路的輸入五波形類似商，但其幅炒值和相位杠均按正弦紹規(guī)律被調(diào)丸制采用三相財(cái)橋式電路校的交交變光頻電路輸望入電流諧閣波頻率(4-奔19)和劣(4-灶20)式中，k=1,瞧2,3若,…；l=0,茂1,2冤,…。4.3.荷1單相交諸交變頻產(chǎn)電路交交變尤頻電路賢主要應(yīng)素用于大央功率交貼流電機(jī)彩調(diào)速系揭統(tǒng)，使擠用的是宅三相交徒交變頻曬電路由三組輸雀出電壓相銷位各差1喪20°的桌單相交交的變頻電路捐組成1．電路電接線方式輸出星刑形聯(lián)結(jié)便方式公共交黨流母線夠進(jìn)線方披式4.3宴.2三相交叢交變頻盤電路1)公共交況流母線武進(jìn)線方晶式（圖4-泡24）由三組拼彼此獨(dú)鍵立的、笨輸出電聞壓相位狐相互錯(cuò)椒開12賤0°的粱單相交諸交變頻縮慧電路構(gòu)碗成電源進(jìn)自線通過貍進(jìn)線電諒抗器接妄在公共慘的交流界母線上因?yàn)殡娫翠J進(jìn)線端公幫用，所以晝?nèi)M的輸陽出端必須更隔離。為請此，交流旦電動(dòng)機(jī)的廢三個(gè)繞組粒必須拆開主要用于碰中等容量模的交流調(diào)決速系統(tǒng)圖4-2靜4公船共交流母嘴線進(jìn)線三乖相交交變淚頻電路（萍簡圖）4.3.極2三相交焰交變頻始電路2)輸出星形踐聯(lián)結(jié)方式（圖4潤-25探）三組的輸沉出端是星視形聯(lián)結(jié)，甘電動(dòng)機(jī)的汽三個(gè)繞組詠也是星形緞聯(lián)結(jié)電動(dòng)機(jī)榴中點(diǎn)不蹄和變頻覺器中點(diǎn)過接在一粗起，電巨動(dòng)機(jī)只亞引出三披根線即謀可圖4-肉25樂輸出輛星形聯(lián)糊結(jié)方式恢三相交助交變頻停電路a）簡處圖耍b養(yǎng)）詳圖4.3斬.2三相交水交變頻暢電路因?yàn)槿L(fēng)組的輸薄出聯(lián)接晴在一起腿，其電憤源進(jìn)線船必須隔民離，因捎此分別稀用三個(gè)允變壓器破供電由于輸出除端中點(diǎn)不佩和負(fù)載中獲點(diǎn)相聯(lián)接慚，所以在蹈構(gòu)成三相凳變頻電路趁的六組橋腦式電路中券，至少要聯(lián)有不同輸生出相的兩誘組橋中的斑四個(gè)晶閘噴管同時(shí)導(dǎo)間通才能構(gòu)氏成回路，潑形成電流和整流電偵路一樣，鋸?fù)唤M橋島內(nèi)的兩個(gè)打晶閘管靠秘雙觸發(fā)脈鋪沖保證同危時(shí)導(dǎo)通兩組橋鳥之間則邀是靠各螺自的觸驗(yàn)發(fā)脈沖法有足夠象的寬度論，以保廟證同時(shí)蛛導(dǎo)通4.3陷.2三相交摟交變頻能電路2．輸入播輸出特性輸出上限同頻率和輸挽出電壓諧啦波和單相插交交變頻癥電路是一賴致的輸入電流總輸入電桂流由三個(gè)誘單相的同療一相輸入誤電流合成舊而得到有些諧仁波相互很抵消，絲式諧波種尚類有所培減少，杠總的諧練波幅值析也有所好降低諧波頻率語為(4-悉21)和哭(4-妖22)式中，k=1,2馳,3,…淡；l=0,司1,2海,…。4.3.衰2三相交交賢變頻電路采用三相苦橋式電路掏時(shí)，輸入酷諧波電流綿的主要頻皇率為fi±6fo、5fi、5fi±6fo、7fi、7fi±6fo、11fi、1房誠1fi±6fo、13fi、1篩3fi±6fo、fi±12fo等。其絡(luò)中5fi次諧波的蠅幅值最大圖4-2憶6交誘交變頻電被路的輸入產(chǎn)電流波形4.3.夢2三相交庸交變頻菠電路輸入功妹率因數(shù)三相總?cè)惠斎牍δz率因數(shù)鄰應(yīng)為(4-2并3)三相電路槍總的有功湯功率為各秤相有功功瞎率之和但視在功擴(kuò)率卻不能竟簡單相加弊，而應(yīng)由瓜總輸入電些流有效值安和輸入電半壓有效值擾來計(jì)算，訂比三相各率自的視在寧功率之和虛要小三相總辮輸入功隙率因數(shù)婆要高于迷單相交龍交變頻覆電路4.3.臥2三相交冬交變頻成電路3．改慣善輸入距功率因資數(shù)和提顏高輸出母電壓基本思革路各相輸摔出的是劇相電壓張，而加毅在負(fù)載徐上的是克線電壓在各相電間壓中疊加痕同樣的直躬流分量或倉3倍于輸贏出頻率的搬諧波分量獨(dú)，它們都鵝不會(huì)在線挑電壓中反剝映出來，毛因而也加即不到負(fù)載悶上。利用訴這一特性擋可以使輸艱入功率因意數(shù)得到改階善并提高善輸出電壓閣。直流偏置負(fù)載電當(dāng)動(dòng)機(jī)低蚊速運(yùn)行續(xù)時(shí)，變究頻器輸篇出電壓巖很低，蘆各組橋而式電路與的a角都在吼90°掠附近，壇因此輸栽入功率狂因數(shù)很嗎低給各相著輸出電章壓疊加探上同樣扁的直流日分量，裳控制角a將減小，詞但變頻器燙輸出線電握壓并不改浸變4.3災(zāi).2三相交醉交變頻嘆電路交流偏佛置梯形波輸腰出控制方棵式使三組靈單相變?nèi)犷l器的首輸出均穿為梯形波臣（也稱功準(zhǔn)梯形間波）高，主要諧波抗成分是偽三次諧仁波在線電蓬壓中三諒次諧波把相互抵日消，線電壓仍偉為正弦波因?yàn)闃蚴街{電路較長珍時(shí)間工作峽在高輸出數(shù)電壓區(qū)域魯（即梯形謝波的平頂藏區(qū)），a角較小隸，因此孟輸入功喜率因數(shù)叛可提高聾15%將左右圖4-家20正恐弦波輸編出控制逢方式中刮，最大憲輸出正記弦波相虛電壓的共幅值為Ud0在同樣幅杰值的情況鑄下，梯形木波中的基丘波幅值可的提高15素%左右圖4-搜27蠻梯形架波控制宵方式的宴理想輸飾出電壓建波形4.3.覺2三相交碑交變頻李電路交交變頻承和交直交野變頻的比鄉(xiāng)豐較8.1節(jié)煉中介紹間尼接變頻電鉆路，先把偽交流變換山成直流，獅再把直流炕逆變成可鉤變頻率的傻交流，稱踐交直交變包頻電路和交直呆交變頻猶電路比突較，交秋交變頻摧電路的星優(yōu)點(diǎn)：只用一次堡變流，效險(xiǎn)率較高可方便地膚實(shí)現(xiàn)四象忍限工作低頻輸哲出波形翻接近正憐弦波缺點(diǎn)是：接線復(fù)雜巨，采用三鄭相橋式電刊路的三相汁交交變頻造器至少要議用36只黨晶閘管受電網(wǎng)踐頻率和鼻變流電項(xiàng)路脈波參數(shù)的限奮制，輸變出頻率席較低輸入功寶率因數(shù)父較低輸入電勁流諧波識含量大蠶，頻譜充復(fù)雜4.3舞.2三相交交聽變頻電路應(yīng)用主要用碰于50剃0kW應(yīng)或10佩00k屯W以上漲的大功拐率、低煙轉(zhuǎn)速的崖交流調(diào)趨速電路孔中。目竹前已在鞋軋機(jī)主退傳動(dòng)裝仁置、鼓義風(fēng)機(jī)、形礦石破饞碎機(jī)、甲球磨機(jī)大、卷揚(yáng)儀機(jī)等場吃合應(yīng)用既可用于映異步電動(dòng)丈機(jī)，也可請用于同步念電動(dòng)機(jī)傳臥動(dòng)4.3.駕2三相交藝交變頻貿(mào)電路矩陣式變作頻電路直接變頻電路所用開袍關(guān)器件村是全控型控制方營式不是瞧相控方純式而是斬控方式拓?fù)鋱D4-白28a針?biāo)救噍斨热腚妷簹v為ua、ub和uc三相輸毫出電壓拼為uu、uv和uw9個(gè)開關(guān)栗器件組成鑄3×3矩屬陣，因此斥該電路被繡稱為矩陣丈式變頻電滾路(Ma候trix勞Con充vert熊er—器MC)澆或矩陣變庭換器圖中每個(gè)倆開關(guān)都是葉矩陣中的衣一個(gè)元素究，采用雙服向可控開秒關(guān)，圖4撥-28b趴給出了應(yīng)劑用較多的餡一種開關(guān)璃單元4.4圖4-2唐8優(yōu)點(diǎn)輸出電忙壓為正父弦波輸出頻率金不受電網(wǎng)鎮(zhèn)頻率的限納制輸入電流齒也可控制蔬為正弦波夕且和電壓稈同相功率因數(shù)每為1，也瓦可控制為壩需要的功魔率因數(shù)能量可后雙向流航動(dòng)，適膠用于交婦流電動(dòng)蓄機(jī)的四雖象限運(yùn)追行不通過中表間直流環(huán)捎節(jié)而直接生實(shí)現(xiàn)變頻姻，效率較京高矩陣式脊變頻電喚路4.4矩陣式經(jīng)變頻電關(guān)路的基始本工作錘原理利用單平相輸入對單相交爪流電壓us進(jìn)行斬飼波控制醒，即進(jìn)量行PW盒M控制秘時(shí)，輸桐出電壓uo為(4-舅24)式中，Tc——開關(guān)午周期；ton——夢一個(gè)開芬關(guān)周期盲內(nèi)開關(guān)園導(dǎo)通時(shí)仙間；s——占空窗比不同的開仗關(guān)周期中派采用不同靜的s，可得則到與us頻率和波噸形都不同臘的uo由于單恩相交流us波形為教正弦波婦，可利蜘用的輸釣入電壓省部分只糖有如圖特4-2劫9a所治示的單約相電壓個(gè)陰影部墳分，因紅此uo將受到很象大的局限潔，無法得逝到所需輸絕出波形矩陣式慰變頻電圾路4.4利用三聲相相電軋壓把輸入改朝為三相，閱就可利用甲圖4-2狹9b所示鵲的三相相扣電壓包絡(luò)嬸線中所有輔的陰影部疲分理論上所糕構(gòu)造的uu的頻率濕可不受帽限制但如uu必須為帝正弦波稍，則其循最大幅葬值僅為綱輸入相愈電壓ua幅值的0隆.5倍利用三相紫線電壓用圖4-似28a中霞第一行和菊第二行的企6個(gè)開關(guān)痰共同作用香來構(gòu)造輸騎出線電壓uuv矩陣式變鑒頻電路4.4可利用膚圖4-巖29c差中6個(gè)蛋線電壓妙包絡(luò)線碑中所有曾的陰影侍部分當(dāng)uuv必須為正瓜弦波時(shí)，日最大幅值仍就可達(dá)到戶輸入線電腎壓幅值的湊0.86破6倍正弦波輸暗出條件下緩矩陣式變理頻電路理雨論上最大潛的輸出輸女入電壓比圖4-體29昌構(gòu)造龍輸出電葡壓時(shí)可黃利用的弟輸入電姻壓部分單相輸拋入墓b)爹三相輸駁入構(gòu)造堵輸出相女電壓綿c)惕三相炕輸出構(gòu)忘造輸出瓶線電壓矩陣式潮變頻電貧路4.4以相電互壓輸出站方式為偷例分析聲矩陣式某交交變林頻電路符的控制利用對開械關(guān)S11、S12和S13的控制構(gòu)伶造輸出電負(fù)壓uu為防止奶輸入電齒源短路疏，任何薪時(shí)刻只宣能有一打個(gè)開關(guān)早接通負(fù)載一般出是阻感負(fù)扎載，負(fù)載思電流具有女電流源性鳴質(zhì)，為使賴負(fù)載不開枯路，任一某時(shí)刻必須夫有一個(gè)開側(cè)關(guān)接通u相輸出電跪壓uu和各相輸唇入電壓的必關(guān)系為(4-2鐘5)式中s11、s12和s13——一宿個(gè)開關(guān)態(tài)周期內(nèi)尾開關(guān)S11、S12、S13的導(dǎo)通占頸空比(4-2掙6)矩陣式變蹤蝶頻電路4.4對于三禽相有(4-2樣7)可縮寫為uo=sui(4-鵝28)式中uo,ui,ss稱為調(diào)制矩纖陣，s矩陣中各飼元素確定倒后，輸入萌電流ia、ib、ic和輸出肝電流iu、iv、iw的關(guān)系么也就確鳥定