交流-交流變頻電路課件講解

2.交流-交流變頻電路交流-交流變頻電路直接將電網(wǎng)固定頻率的交流電變換為所需頻率的交流電。這種交流裝置稱為交流-交流變頻器，也稱周波變換器，它廣泛應(yīng)用于大功率、低轉(zhuǎn)速的交流電動機調(diào)速傳動，也用于電力系統(tǒng)無功補償、感應(yīng)加熱用電源、交流勵磁變速、恒頻發(fā)電機的勵磁電源等。因為沒有中間的直流環(huán)節(jié)，減少了一次能量變換過程，消耗能量少。但這種變頻電路的輸出頻率受到限制，它低于輸入頻率，而且輸出電壓頻率與變頻電路的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)。資訊一交流—交流變換電路1）交流-交流變頻電路的組成和工作原理單相輸出交流-交流變頻電路的組成如圖5-2（a）所示，它由具有相同特征的兩組晶閘管整流電路反向并聯(lián)構(gòu)成。其中一組整流器稱為正組整流器（P組），另外一組稱為反組整流器（N組）。若正組整流器工作，反組整流器被封鎖，則負載端輸出電壓為上正下負，負載電流為正；若反組整流器工作，正組整流器被封鎖，則負載端輸出電壓為上負下正，負載電流為負。這樣，只要交替地以低于電源的頻率切換正反組整流器的工作狀態(tài)，在負載端就可以獲得交變的輸出電壓。資訊一交流—交流變換電路不難看出，在交流-交流變頻電路中，改變兩組整流器的切換頻率ω0，就可以改變輸出頻率；改變交流電路的觸發(fā)延遲角就可以改變交流輸出電壓的幅值。也就是說，通過控制電路能實現(xiàn)變頻變壓。資訊一交流—交流變換電路圖5-2單向輸出交流-交流變頻電路的組成及輸出電壓正反兩相整流器切換時，不能簡單地將原來工作的整流器封鎖，同時將原來封鎖的整流器立即導(dǎo)通。因為導(dǎo)通了的晶閘管并不能在觸發(fā)脈沖取消的那一瞬間立即被關(guān)斷，必須待晶閘管承受反壓時才能關(guān)斷。當(dāng)兩組整流器切換時，觸發(fā)脈沖的封鎖和開放同時進行，原來導(dǎo)通的整流器不能立即關(guān)斷，而原來封鎖的整流器已經(jīng)導(dǎo)通，就會出現(xiàn)兩組橋同時導(dǎo)通的現(xiàn)象，將產(chǎn)生很大的短路電流，導(dǎo)致晶閘管損壞。為了防止在負載電流反向時產(chǎn)生環(huán)流，將原來工作的整流器封鎖后，必須留有一定的死區(qū)時間，再將原來封鎖的整流器開放工作，這就要求兩組橋在任何時刻只有一組橋工作，且在兩組橋之間不存在環(huán)流，這種控制方式稱為無環(huán)流控制方式。資訊一交流—交流變換電路2）交流-交流變頻電路的工作過程交流-交流變頻電路的負載可以是阻感負載、電阻負載或阻容負載，也可以是交流電機負載。下面以阻感負載為例，說明組成變頻電路的兩組相控整流電路的工作過程。將阻感負載的交流-交流變頻電路理想化，忽略交流電路換相時u0的脈動分量，就可把變頻電路等效成圖5-3（a）所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)電路，其中，交流電源表示變頻電路可輸出交流正弦電壓，二極管體現(xiàn)了變流電路的電流單向性。設(shè)負載阻抗角為φ，即輸出電流滯后于輸出電壓角。其工作狀態(tài)說明如下。資訊一交流—交流變換電路（1）在t1~t3期間：負載電流i0處于正半周，此時正組工作，反組被封鎖。其中，t1~t2階段，輸出電壓uo和電流io均為正，正組整流，輸出功率為正；t2~t3階段，輸出電壓uo反向變負，電流io仍為正，正組逆變，輸出功率為負。（2）在t3~t5期間：負載電流io處于負半周，此時反組工作，正組被封鎖。其中，t3~t4階段，輸出電壓uo和電流io均為負，反組整流，輸出功率為正；t4~t5階段，輸出電壓uo反向變正，電流io仍為負，反組逆變，輸出功率為負。資訊一交流—交流變換電路輸出電壓uo和輸出電流io的波形如圖5-3（b）所示，由此可知哪組整流電路工作是由輸出電流io的方向決定的，而與輸出電壓uo的極性無關(guān)。變流電路是工作于整流狀態(tài)還是逆變狀態(tài)，則是由輸出電壓方向和輸出電流方向是否相同來確定的。對于阻感負載，輸出電壓超前電流?？紤]無環(huán)流工作方式下輸出電流io過零的死區(qū)時間，可以將圖5-3（a）所示變頻電路中一個周期輸出的波形分為六個階段，如圖5-4所示。各階段工作情況分析如下。資訊一交流—交流變換電路圖5-3理想化交流-交流變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)（1）第一階段。輸出電壓過零為正，由于電流滯后，輸出電流io＜0。整流器的輸出電流具有單向性，負載負電流必須由反組整流器輸出。（4）第四階段。輸出電流io＞0，輸出電壓uo＜0。由于電流方向沒有改變，正組整流器工作，反組整流器仍被封鎖，由于電壓反向為負。（5）第五階段。電流為零，為無環(huán)流切換死區(qū)。（6）第六階段。輸出電流io＜0，輸出電壓uo＜0，電流方向為負，反組整流器必須工作，正組整流器被封鎖，此階段反組整流器工作在整流狀態(tài)。資訊一交流—交流變換電路

（3）第三階段。輸出電流io＞0，輸出電壓uo＞0。由于電流方向為正，反組電流需由正組整流器輸出，故此階段，正組整流器工作，反組整流器被封鎖。（2）第二階段。電流過零，為無環(huán)流死區(qū)。資訊一交流—交流變換電路圖5-4單相交流-交流變頻電路輸出電壓和電流波形當(dāng)輸出電壓uo和輸出電流io的相位差