变频器技术与应用第3章 通用变频器的基本工作原理
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周期内，每只二极管导通1／3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
三相桥式电路的电压波形
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控整流电路控制原则
1) 三相全控桥整流电路任一时刻必须有两只晶闸管同时导通 ，才能形成负载电流，其中一只在共阳极组，另一只在共阴极 组。
2) 整流输出电压ud波形是由电源线电压uRS、uRT、uST、uSR、uTR 和uRS的轮流输出所组成的。晶闸管的导通顺序为：（VT6和VT1
BACK EXIT
第3章 通用变频器的基本工作原理
3.1交-直-交变频器的工作原理 3.2交-交变频器的工作原理
回顾：交流电动机的调速原理及方法
根据三相异步电动机调速原理，在电动机调速时，如果 保持电动机的磁极对数和转差率不变，那么旋转磁场的转速与 电源的频率成正比。也就是说只要改变电源的频率就可以调节 旋转磁场的转速，从而实现电动机转子调速，即变频调速。
要实现异步电动机的变频调速，必须能够改变电动机供 电电源的频率和电压。从这个角度看，变频器就是一种把电 压和频率固定的交流电转化为电压和频率均可调的交流电的 电力电子电源变换装置。
在实际应用根据实现电压和频率调节的方式不同，变频 器可分为交-直-交变频器和交-交变频器。
3.1 交-直-交变频器的工作原理
3.1.3中间电路
从整流器和逆变器中间的连接电路称为中间电路，电源的正负 极导线称为母线。中间电路通常包含有滤波电路和制动电路。 1．滤波电路
整流器输出电压含有频率为电源频率6倍的纹波。如果将其 直接供给逆变电路，则逆变后的交流电压和电流纹波很大。这 不利于设备良好工作，为减少电压和电流的波动，必须进行滤 波，这种电路称为滤波电路。另外变频器被雷击时，输入电流 也很大，为了避免二极管被烧坏，也需要滤波。
）→（VT1和VT2）→（VT2和VT3）→（VT3和VT4）→（VT4和VT5 ）→（VT5和VT6）。 3) 六只晶闸管中每管导通120°，每间隔60°有一只晶闸管换 流。
4) 触发方式：可采用单宽脉冲触发，也可采用双窄脉冲触发.
2.可控整流电路
将三相桥式不可控整流电路中的二极管换为晶闸管 （又称可控硅），就成为三相桥式全控整流电路。
（a）
（b）
（c）
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
（1）电容滤波 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。该变频器电 源类似于电压源，因而称为电压型变频器。
电压型变频器逆变电压波形为方波，而电流的波形经电动 机绕组感性负载滤波后接近于正弦波。
三相桥式可控整流电路
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 相点为2、4、 6。
可控整流电路工作原理分析
根据晶闸管的导通条件，当晶闸管阳极承受正向电压时， 在它的门极和阴极两端也加正的触发电压，晶闸管才能导 通。
当α＝0°时，让触发电路先后向各自所控制的6只晶闸管
整流电路工作遵循的规律： 1)三相全控桥式整流电路任一时刻必须有2个晶闸管同时导 通，才能形成负载电流，其中1个在共阳极组，另1个在共 阴极组。 2)整流输出电压波形是由电源线电压URS、URT 、 UST 、 USR 、 UTR和UTS的轮流输出所组成的。晶闸管的导通顺序 为：(VT6、VTl)→(VTl、VT2) →(VT2、VT3) →(VT3、VT4) →(VT4、VT5) →(VT5、VT6)。 3)6个晶闸管中每个导通120°，每间隔60°有1个晶闸管换 相。
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 。
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、t3、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
电压型变频器的电路框图 电压型变频器的电压和电流波形
由于大电容的作用，主电路直流电压Ed比较平稳，电 动机端的电压为方波或阶梯波，电流波形与负载的阻抗角 有关。直流电源内阻比较小，相当于电压源。 优点及应用场合：对负载电动机而言，电压型变频器是一 个交流电压源，在不超过容量限度的情况下，可以驱动多 台电动机并联运行，具有不选择负载的通用性。
3.1.2 整流电路
整流电路的功能是将交流电转换为直流电。整流电路按使 用的器件不同分为两种类型，即不可控整流电路和可控整流电 路。 1.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。
三相桥式不可控整流电路
3.1.1交-直-交变频器的组成
交-直-交变频器 系统组成基本电路如 图所示。主电路由整 流电路、中间电路 （中间直流储能环 节） 、逆变电路三 部分组成。
交-直-交变频器的信号转换
在工作过程中，变频器从电网接入幅值和频率都恒定 的交流电压信号，经由整流器转换为直流电压，再经逆变 器转化为幅值和频率都的交流电压信号，电压信号呈现交 流-直流-交流形式转换，从而实现电动机变频调速。
缺点： 缺点是电动机处于再生发电状态时，回馈到直流 侧的无功能量难于回馈给交流电网。要实现这部分能量向 电网的回馈，必须采用可逆变流器。网侧变流器采用两套 全控整流器反并联。电动时由电桥I供电，回馈时电桥II作 有源逆变运行（a＞900），将再生能量回馈给电网。
2020/1/7 18
负载电阻 RL上的平均电压为 Uo = 2.34U2
三相桥式电路的电压波形
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控整流电路控制原则
1) 三相全控桥整流电路任一时刻必须有两只晶闸管同时导通 ，才能形成负载电流，其中一只在共阳极组，另一只在共阴极 组。
2) 整流输出电压ud波形是由电源线电压uRS、uRT、uST、uSR、uTR 和uRS的轮流输出所组成的。晶闸管的导通顺序为：（VT6和VT1
BACK EXIT
第3章 通用变频器的基本工作原理
3.1交-直-交变频器的工作原理 3.2交-交变频器的工作原理
回顾：交流电动机的调速原理及方法
根据三相异步电动机调速原理，在电动机调速时，如果 保持电动机的磁极对数和转差率不变，那么旋转磁场的转速与 电源的频率成正比。也就是说只要改变电源的频率就可以调节 旋转磁场的转速，从而实现电动机转子调速，即变频调速。
要实现异步电动机的变频调速，必须能够改变电动机供 电电源的频率和电压。从这个角度看，变频器就是一种把电 压和频率固定的交流电转化为电压和频率均可调的交流电的 电力电子电源变换装置。
在实际应用根据实现电压和频率调节的方式不同，变频 器可分为交-直-交变频器和交-交变频器。
3.1 交-直-交变频器的工作原理
3.1.3中间电路
从整流器和逆变器中间的连接电路称为中间电路，电源的正负 极导线称为母线。中间电路通常包含有滤波电路和制动电路。 1．滤波电路
整流器输出电压含有频率为电源频率6倍的纹波。如果将其 直接供给逆变电路，则逆变后的交流电压和电流纹波很大。这 不利于设备良好工作，为减少电压和电流的波动，必须进行滤 波，这种电路称为滤波电路。另外变频器被雷击时，输入电流 也很大，为了避免二极管被烧坏，也需要滤波。
）→（VT1和VT2）→（VT2和VT3）→（VT3和VT4）→（VT4和VT5 ）→（VT5和VT6）。 3) 六只晶闸管中每管导通120°，每间隔60°有一只晶闸管换 流。
4) 触发方式：可采用单宽脉冲触发，也可采用双窄脉冲触发.
2.可控整流电路
将三相桥式不可控整流电路中的二极管换为晶闸管 （又称可控硅），就成为三相桥式全控整流电路。
（a）
（b）
（c）
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
（1）电容滤波 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。该变频器电 源类似于电压源，因而称为电压型变频器。
电压型变频器逆变电压波形为方波，而电流的波形经电动 机绕组感性负载滤波后接近于正弦波。
三相桥式可控整流电路
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 相点为2、4、 6。
可控整流电路工作原理分析
根据晶闸管的导通条件，当晶闸管阳极承受正向电压时， 在它的门极和阴极两端也加正的触发电压，晶闸管才能导 通。
当α＝0°时，让触发电路先后向各自所控制的6只晶闸管
整流电路工作遵循的规律： 1)三相全控桥式整流电路任一时刻必须有2个晶闸管同时导 通，才能形成负载电流，其中1个在共阳极组，另1个在共 阴极组。 2)整流输出电压波形是由电源线电压URS、URT 、 UST 、 USR 、 UTR和UTS的轮流输出所组成的。晶闸管的导通顺序 为：(VT6、VTl)→(VTl、VT2) →(VT2、VT3) →(VT3、VT4) →(VT4、VT5) →(VT5、VT6)。 3)6个晶闸管中每个导通120°，每间隔60°有1个晶闸管换 相。
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 。
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、t3、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
电压型变频器的电路框图 电压型变频器的电压和电流波形
由于大电容的作用，主电路直流电压Ed比较平稳，电 动机端的电压为方波或阶梯波，电流波形与负载的阻抗角 有关。直流电源内阻比较小，相当于电压源。 优点及应用场合：对负载电动机而言，电压型变频器是一 个交流电压源，在不超过容量限度的情况下，可以驱动多 台电动机并联运行，具有不选择负载的通用性。
3.1.2 整流电路
整流电路的功能是将交流电转换为直流电。整流电路按使 用的器件不同分为两种类型，即不可控整流电路和可控整流电 路。 1.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。
三相桥式不可控整流电路
3.1.1交-直-交变频器的组成
交-直-交变频器 系统组成基本电路如 图所示。主电路由整 流电路、中间电路 （中间直流储能环 节） 、逆变电路三 部分组成。
交-直-交变频器的信号转换
在工作过程中，变频器从电网接入幅值和频率都恒定 的交流电压信号，经由整流器转换为直流电压，再经逆变 器转化为幅值和频率都的交流电压信号，电压信号呈现交 流-直流-交流形式转换，从而实现电动机变频调速。
缺点： 缺点是电动机处于再生发电状态时，回馈到直流 侧的无功能量难于回馈给交流电网。要实现这部分能量向 电网的回馈，必须采用可逆变流器。网侧变流器采用两套 全控整流器反并联。电动时由电桥I供电，回馈时电桥II作 有源逆变运行（a＞900），将再生能量回馈给电网。
2020/1/7 18