交-交变频器原理
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对于三相交－交变频器来说，因输入频率通常为电网频率，则当输出频率越低时，即输出频率与电源频率的比值越低时， 在一个输出周期内所包含的电压波段数越多，输出电压的谐波含量越小。图7－4所示为输出、输入频率在不同比值下的输出电 压波形，由图可见比值越小，谐波含量也越小。
http://ee.bjtu.edu.cn/dldz/xxyd/jjbp/jjbp_right2.htm[2011-3-31 13:29:51]
交－交变频器的功率因数
位移系数cosj与相控角a间有如下关系式： cosj = cosa
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在相控整流电路中，若设交流电压和电流基波分量之间的相位角为j，如忽略换流重叠角，在相控角为a时，整流装置的相
交－交变频器的输出电压既然由各段相控整流电压组成，因此cosj不高，而且cosa越小，cosj也越小。无论输出的负载性 质如何，这种相位滞后都不可避免。图8－5为不同负载功率因数角y和不同电压降系数e时，cosj的变化规律。
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交－交变频器的基本原理 交－交变频器的输出电压 交－交变频器的输出频率 交－交变频器的功率因数 交－交变频器的控制方法
二、三相交－交变频器基本原理及应用
交－交变频器的基本原理 返回页首
图8-1
图8－1所示为三相零式交－交变频器的原理电路，它是由三组结构完全相同的三相输入、单相输出的变频器组成的，每一 组可用图8－2所示的电路图表示。
因此交－交变频器每相输出电压的有效值为：
பைடு நூலகம்
在理想情况下，用三相零式整流器组成交－交变频器时，其最大输出相电压有效值可以达到电源相电压的83％。在实际运 行中，为了不造成逆变工况的颠覆，a角不能小于某个极限值amin ，以便为逆变的晶闸管留有换相重叠角和恢复阻断的时间。 所以实际情况下相控整流器每相最大输出电压为：
图8－3
http://ee.bjtu.edu.cn/dldz/xxyd/jjbp/jjbp_right2.htm[2011-3-31 13:29:51]
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三相零式交交变频器中每一相都是由反并联的两个三相半波整流电路组成，其半波整流电路的基本输出电压与控制角的关 系为： Ud = 1.17 U2 cosa 因为控制角a可以在 0 至 p 之间变化，因此输出电压Ud 可正可负，从而产生交流电压输出，但是一个整流电路只能输出单 一方向的电流，通过正、负两组整流器反并联，即可以产生交流输出电流，从而实现交流输入到交流输出的直接变换。通过控 制电路使三相整流器的工作各差120°，从而实现三相输出，而三相的基本工作原理是相同的。 交－交变频器的输出电压 返回页首 由于三相零式交－交变频器的输出电压波形是由各段整流电压拼接而成，各段电压的平均值按低频正弦变化。因为三相零式 整流电路的平均直流输出电压最大值为相控角 a＝0 时的整流电压：
式中e为电压降系数，e＝cosamin。所以交－交变频器输出的最大相电压的有效值为：
交－交变频器输出电压的幅值用amin来调节，若amin及相应的各个控制角增大，则输出电压幅值降低。 交－交变频器的输出频率
交－交变频器的控制方法
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交－交变频器通常采用余弦交点法进行控制，即由某一代表输出电压和输出频率的给定输出曲线与一余弦曲线相交，在交 点处产生各晶闸管的触发脉冲。改变给定输出曲线的频率和幅值，可以控制交－交变频器的输出电压和频率的大小。这种余弦 交点法很容易用微机控制来实现，并且适用于三相－单相或三相－三相交交变频器。若用模拟电路实现，可能受到干扰和温飘
http://ee.bjtu.edu.cn/dldz/xxyd/jjbp/jjbp_right2.htm[2011-3-31 13:29:51]
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影响，使输出精度受到影响。 余弦交点法的缺点是没有考虑电流断续的影响，输出电流在过零点时不够平滑。
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图8－4 (a)f 0 /fI =1/2 (b)f0 /fI =1/3 (c)f 0 /fI =1/6
在交－交变频器中，为了减小谐波含量，降低负载转矩脉动，通常应保证f 0 /f I < 1/3，即f 0 <16.7 Hz 。这也是交－交变频器更 适用于低频低速的应用场合的原因。
图8－2
图8－2所示电路由正、负两组相控整流器组成，通过适当的相位控制，使两组整流器轮流导通，正、负组整流器分别流过负 载中的正向和反向输出电流。由于每组整流器都可实现相位控制，为了得到低频输出，可以在电源的若干周波内，先封锁负组 整流器，使正组整流器的相控角连续地按一定规律逐渐由大变小，再由小变大。例如控制角a由90°逐渐变到0°，再由0°逐渐变 到90°，这样就可得到由低变高、再由高变低的输出电压，从而构成正半周的低频输出，如图8－3所示。然后在电流正半波输出 结束后立即封锁正组整流器，再对负组整流器进行同样的控制，又可构成负半周的低频输出。因此只要电源频率相对输出频率 高出许多倍，就可以近似认为输出电压是平滑的正负两半周对称的低频正弦波。
图8－5
由图8－6可见，即使对于电阻负载cosy＝1，且输出为全电压e＝1，相位移系数cosj也仅为0.84左右。如果在整流电路中已 经知道总的功率因数为l，相位移因数cosj和畸变因数g之间有如下关系式：
对交－交变频器的进一步分析，可以得出其总的功率因数为：
因此电源输入端的畸变因数为：
对于三相交－交变频器来说，因输入频率通常为电网频率，则当输出频率越低时，即输出频率与电源频率的比值越低时， 在一个输出周期内所包含的电压波段数越多，输出电压的谐波含量越小。图7－4所示为输出、输入频率在不同比值下的输出电 压波形，由图可见比值越小，谐波含量也越小。
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交－交变频器的功率因数
位移系数cosj与相控角a间有如下关系式： cosj = cosa
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在相控整流电路中，若设交流电压和电流基波分量之间的相位角为j，如忽略换流重叠角，在相控角为a时，整流装置的相
交－交变频器的输出电压既然由各段相控整流电压组成，因此cosj不高，而且cosa越小，cosj也越小。无论输出的负载性 质如何，这种相位滞后都不可避免。图8－5为不同负载功率因数角y和不同电压降系数e时，cosj的变化规律。
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交－交变频器的基本原理 交－交变频器的输出电压 交－交变频器的输出频率 交－交变频器的功率因数 交－交变频器的控制方法
二、三相交－交变频器基本原理及应用
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图8-1
图8－1所示为三相零式交－交变频器的原理电路，它是由三组结构完全相同的三相输入、单相输出的变频器组成的，每一 组可用图8－2所示的电路图表示。
因此交－交变频器每相输出电压的有效值为：
பைடு நூலகம்
在理想情况下，用三相零式整流器组成交－交变频器时，其最大输出相电压有效值可以达到电源相电压的83％。在实际运 行中，为了不造成逆变工况的颠覆，a角不能小于某个极限值amin ，以便为逆变的晶闸管留有换相重叠角和恢复阻断的时间。 所以实际情况下相控整流器每相最大输出电压为：
图8－3
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三相零式交交变频器中每一相都是由反并联的两个三相半波整流电路组成，其半波整流电路的基本输出电压与控制角的关 系为： Ud = 1.17 U2 cosa 因为控制角a可以在 0 至 p 之间变化，因此输出电压Ud 可正可负，从而产生交流电压输出，但是一个整流电路只能输出单 一方向的电流，通过正、负两组整流器反并联，即可以产生交流输出电流，从而实现交流输入到交流输出的直接变换。通过控 制电路使三相整流器的工作各差120°，从而实现三相输出，而三相的基本工作原理是相同的。 交－交变频器的输出电压 返回页首 由于三相零式交－交变频器的输出电压波形是由各段整流电压拼接而成，各段电压的平均值按低频正弦变化。因为三相零式 整流电路的平均直流输出电压最大值为相控角 a＝0 时的整流电压：
式中e为电压降系数，e＝cosamin。所以交－交变频器输出的最大相电压的有效值为：
交－交变频器输出电压的幅值用amin来调节，若amin及相应的各个控制角增大，则输出电压幅值降低。 交－交变频器的输出频率
交－交变频器的控制方法
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交－交变频器通常采用余弦交点法进行控制，即由某一代表输出电压和输出频率的给定输出曲线与一余弦曲线相交，在交 点处产生各晶闸管的触发脉冲。改变给定输出曲线的频率和幅值，可以控制交－交变频器的输出电压和频率的大小。这种余弦 交点法很容易用微机控制来实现，并且适用于三相－单相或三相－三相交交变频器。若用模拟电路实现，可能受到干扰和温飘
http://ee.bjtu.edu.cn/dldz/xxyd/jjbp/jjbp_right2.htm[2011-3-31 13:29:51]
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影响，使输出精度受到影响。 余弦交点法的缺点是没有考虑电流断续的影响，输出电流在过零点时不够平滑。
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图8－4 (a)f 0 /fI =1/2 (b)f0 /fI =1/3 (c)f 0 /fI =1/6
在交－交变频器中，为了减小谐波含量，降低负载转矩脉动，通常应保证f 0 /f I < 1/3，即f 0 <16.7 Hz 。这也是交－交变频器更 适用于低频低速的应用场合的原因。
图8－2
图8－2所示电路由正、负两组相控整流器组成，通过适当的相位控制，使两组整流器轮流导通，正、负组整流器分别流过负 载中的正向和反向输出电流。由于每组整流器都可实现相位控制，为了得到低频输出，可以在电源的若干周波内，先封锁负组 整流器，使正组整流器的相控角连续地按一定规律逐渐由大变小，再由小变大。例如控制角a由90°逐渐变到0°，再由0°逐渐变 到90°，这样就可得到由低变高、再由高变低的输出电压，从而构成正半周的低频输出，如图8－3所示。然后在电流正半波输出 结束后立即封锁正组整流器，再对负组整流器进行同样的控制，又可构成负半周的低频输出。因此只要电源频率相对输出频率 高出许多倍，就可以近似认为输出电压是平滑的正负两半周对称的低频正弦波。
图8－5
由图8－6可见，即使对于电阻负载cosy＝1，且输出为全电压e＝1，相位移系数cosj也仅为0.84左右。如果在整流电路中已 经知道总的功率因数为l，相位移因数cosj和畸变因数g之间有如下关系式：
对交－交变频器的进一步分析，可以得出其总的功率因数为：
因此电源输入端的畸变因数为：