第三章交直交变频技术精选文档.ppt
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1、第三章交直交变频技术变频器原理与应用(第2版)第3章本讲稿第一页,共二十八页3.1 整流电路 3.1.1 3.1.1 不可控整流电路不可控整流电路 不可控整流电路使用的元件为功率二极管,不可控整流电路按输入交流电源的相数不同分为单相整流电路、三相整流电路和多相整流电路。三相桥式整流电路如图3-2所示。图3-2 三相桥式整流电路 本讲稿第二页,共二十八页三相不可控整流电路分析 三相桥式整流电路共有六只整 流二极管,其中VD1、VD3、VD5三只 管子的阴极连接在一起,称为共阴 极组;VD4、VD6、VD2三只管子的阳 极连接在一起,称为共阳极组。共阴极组三只二极管VD1、VD3、VD5在t1、t
2、3、t5换流导通;共阳极 组三只二极管VD2、VD4、VD6在t2、t4、t6换流导通。一个周期内,每 只二极管导通13周期,即导通角 为120。通过计算可得到负载电阻 RL上的平均电压为 Uo=2.34U2 (3-1)图3-3 三相桥式电路的电压波形 本讲稿第三页,共二十八页3.1.2 3.1.2 可控整流电路可控整流电路 3.1.2 3.1.2 可控整流电路可控整流电路 三相桥式全控整流电路,如图3-4所示。图3-4 三相桥式可控整流电路 本讲稿第四页,共二十八页可控整流电路工作原理可控整流电路工作原理 三相交流电源电压uR、uS、uT正半 波的自然换相点为1、3、5,负半波的 自然换相点
3、为2、4、6。当0时,让触发电路先后向各 自所控制的6只晶闸管的门极(对应自然 换相点)送出触发脉冲,即在三相电源 电压正半波的1、3、5点向共阴极组晶闸 管VT1、VT3、VT5 输出触发脉冲;在三相 电源电压负半波的2、4、6点向阳极组晶 闸管VT2、VT4、VT6 输出触发脉冲,负载 上所得到的整流输出电压ud波形如图3-5b 所示的由三相电源线电压uRS、uRT、uST、uSR、uTR和uRS的正半波所组成的包络线。图3-5b 三相桥式全控电路电压波形 本讲稿第五页,共二十八页可控整流电路控制原则可控整流电路控制原则 1)1)三三相相全全控控桥桥整整流流电电路路任任一一时时刻刻必必须须
4、有有两两只只晶晶闸闸管管同同时时导导通通,才才能能形形成成负负载载电电流,其中一只在共阳极组,另一只在共阴极组。流,其中一只在共阳极组,另一只在共阴极组。2)2)整整流流输输出出电电压压u ud d波波形形是是由由电电源源线线电电压压u uRSRS、u uRTRT、u uSTST、u uSRSR、u uTRTR和和u uRSRS的的轮轮流流输输出出所所组组成成的的。晶晶闸闸管管的的导导通通顺顺序序为为:(VTVT6 6和和VTVT1 1)(VTVT1 1和和VTVT2 2)(VTVT2 2和和VTVT3 3)(VTVT3 3和和VTVT4 4)(VTVT4 4和和VTVT5 5)(VTVT5
5、5和和VTVT6 6)。)。3)3)六只晶闸管中每管导通六只晶闸管中每管导通120120,每间隔,每间隔6060有一只晶闸管换流。有一只晶闸管换流。4 4)触发方式:可采用单宽脉冲触发,也可采用双窄脉冲触发。)触发方式:可采用单宽脉冲触发,也可采用双窄脉冲触发。本讲稿第六页,共二十八页 不同控制角时输出电压波形不同控制角时输出电压波形 6060时的电压波形时的电压波形 图图3-6 3-6 6060时的电压波形时的电压波形 三相桥式可控整流电路输出电压平均值计算三相桥式可控整流电路输出电压平均值计算三相桥式可控整流电路所带负载为电感性时,输出电压平均值可用下式计算三相桥式可控整流电路所带负载为电
6、感性时,输出电压平均值可用下式计算 U Ud d=2.34=2.34U U2 2coscos (3-2)(3-2)本讲稿第七页,共二十八页3.2 3.2 中中间电间电路路 变频器的中间电路有滤波电路和制动电路等不同的形式。3.2.1 3.2.1滤波电路滤波电路 虽然利用整流电路可以从电网的交流电源得到直流电压或直流电流,但是这种电压或电流含有频率为电源频率6倍的纹波,则逆变后的交流电压、电流也产生纹波。因此,必须对整流电路的输出进行滤波,以减少电压或电流的波动。这种电路称为滤波电路。本讲稿第八页,共二十八页1.1.电容滤波电容滤波 通常用大容量电容对整流电路输出电压进行滤波。由于电容量比较大,
7、一般采用电解电容。二极管整流器在电源接通时,电容中将流过较大的充电电流(亦称浪涌电流),有可能烧坏二极管,必须采取相应措施。图3-7给出几种抑制浪涌电流的方式。a)接入交流电抗 b)接入直流电抗 c)串联充电电阻 图3-7 抑制浪涌电流的方式本讲稿第九页,共二十八页 采用大电容滤波后再送给逆变器,这样可使加于负载上的电压值不受负载变动的影响,基本保持恒定。该变频电源类似于电压源,因而称为电压型变频器。电压型变频器的电路框图如图3-8所示。电压型变频器逆变电压波形为方波,而电流的波形经电动机负载的滤波后接近于正弦波,如图39所示。图3-8 电压型变频器的电路框图 图3-9 电压型变频器的电压和电
8、流波形 本讲稿第十页,共二十八页2.2.电感滤波电感滤波 采用大容量电感对整流电路输出电流进行滤波,称为电感滤波。由于经电感滤波后加于逆变器的电流值稳定不变,所以输出电流基本不受负载的影响,电源外特性类似电流源,因而称为电流型变频器。图310所示为电流型变频器的电路框图。图311所示为电流型变频器输出电压及电流波形。图3-10 电流型变频器的电路框图 图3-11 电流型变频器输出电压及电流波形 本讲稿第十一页,共二十八页3.3.制动电路制动电路 利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生电能的方式称为动力制动或再生制动。图312为制动电路的原理图。制动电路介于整流器和逆变器之间,图中的制动
9、单元包括晶体管VB、二极管VDB和制动电阻RB。如果回馈能量较大或要求强制动,还可以选用接于H、G两点上的外接制动电阻REB。图312为制动电路的原理图本讲稿第十二页,共二十八页3.3 逆变电路的工作原理及基本形式逆变电路的工作原理及基本形式 3.3.1 3.3.1 逆逆变电变电路的工作原理路的工作原理 逆变电路也简称为逆变器,图3-13a 所示为单相桥式逆变器,四个桥臂由开关构成,输入直流电压E,逆变器负载是电阻R。当将开关S1、S4闭合,S2、S3断开时,电阻上得到左正右负的电压;间隔一段时间后将开关S1、S4打开,S2、S3闭合,电阻上得到右正左负的电压。我们以频率f交替切换S1、S4和
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