电力电子技术课件第四章
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
得益于以上这些优势， PWM控制方式正逐步取代其 它形式的电路结构在变频技术和产品中占领主导地位。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
4.1 PWM控制的基本原理
图4-4 PWM交—直—交变频电路图
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
4.1 PWM控制的基本原理
图4-4是典型PWM交—直—交变频器主电路图，其整流 环节采用不可控二极管整流桥，其输出电压经电容滤波后
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-3 交—直—交电流型变频器结构图 a）可控整流器调节电压，逆变器调节频率。 b）二重化结构。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-3a中可控整流器调节电压和电流的大小，逆
变器调节输出电压频率，电容Cd为电流型滤波环节， Ld为限流电感。由于电流型变频器很少进行脉冲宽度调
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
在图4-2b、c两种电路结构中，因采用不可控整流 器，功率因数高。而在图4-2a电路中，由于采用可控 整流，输出电压有换相电压降产生，谐波的无功功率 使得输入端功率因数降低。在图4-2a、b两种电路结构 中，独立的调压调频环节使之容易分开调试，但系统 的动态反应慢。图4-2c所示的电路结构则具有动态响 应快，功率因数高的特点。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
PWM型变频器有以下几个优势： (1)主电路只有一个可控的功率环节，开关元件少，控 制线路简单。 (2)整流侧使用了不可控整流器，电网功率因数与逆变 器输出电压无关而接近于1。 (3)通过对PWM控制方式的控制，能有效地抑制或消除低 次谐波，实现接近正弦形的输出交流电压波形。 (4)调频调压在同一环节实现，无中间储能环节，动态 响应加快。
制，而图4-3a结构的电路输出电流波形(方波)中谐波 分量太大，影响了电动机的低速性能，因此，对电流 型变频器可以采用图4-3b所示的二重化结构。该结构 中，上下两套变频器的输出方波电流频率一致，但相 位上错开一定角度，输出时将两套变频器的输出电流 进行叠加，叠加之后输出的交流电流将成为多阶梯的 波形，更接近于正弦波，有利于抑制低速运行时的转 矩脉动，扩大运行范围。
PWM脉宽调制变频电路
4．1 PWM控制的基本原理 4．2 PWM逆变电路 4．3 三相桥式PWM逆变电路 4．4 PWM控制变频系统中的功率接口
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
为负载提供可变交流电源的装置叫变频器，其功 能是将电网电压提供的恒压恒频CVCF交流电变换为变 压变频VVVF(通常简称3VF)交流电。变频器最典型的应 用就是交流电动机的无级调速。变频电路按其电路结 构特点、控制方式或输出波形的不同，可构成不同类 型的变频器。
电力电子技术课件第四章
百度文库
PWM脉宽调制变频电路
综合以上分析可知，图4-2b、c和图4-3电路结构在运 行中存在以下缺点：
(1)调压与调频需要两套可控晶闸管变换器，开关元件多， 控制线路复杂。
(2)晶闸管可控整流侧在低频低压下功率因数太低。 (3)逆变器输出的阶梯波交流电压(电流)谐波分量较大， 因此变频器输出转矩的脉动率 大，低速时影响电动机的 稳定工作。 (4)由于储能电容的充放电时间长，变频器的动态反应慢。 (5)变压器漏抗对电网产生的影响较大。
形成不可调的直流电压Ud。而逆变环节则以六只功率开关
器件和辅助元件构成，这些开关器件可以选用功率晶体管 GTR，功率场效应晶体管MOSFET，绝缘门极晶体管IGBT等。 控制逆变器中的功率开关器件按一定规律导通或断开，逆 变器的输出侧即可获得一系列恒幅调宽的输出交流电压， 该电压为可调频、可调压的交流电——VVVF。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
4.1.1 PWM脉宽调制原理
图4-5为GTR元件作为功率开关的PWM逆变器主电 路原理图。对逆变器的变压变频控制，是通过对功 率开关VT1-VT6的规律性通断控制来实现的，所以， PWM逆变器的通断控制规则即脉冲宽度调制方式决定 着逆变器的输出性能。脉宽调制的方式很多：由调 制脉冲的极性可分为单极性和双极性；由载波信号 和参考信号 (或控制波信号)的频率关系可分为同步 调制方式和异步调制方式。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
变频器的分类 电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
如图4-1所示为交—交变频器与交—直—交变频器 的结构框图。图4-1a所示的交—交变频器在结构上没有 明显的中间滤波环节，来自电网的交流电被直接变换为 电压、频率均可调的交流电，所以称为直接变频器。而 图4-1b所示的交—直—交变频器有明显的中间滤波环节， 其工作时首先把来自电网的交流电变换为直流电，经过 中间滤波环节之后，再通过逆变器变换为电压、频率均 可调的交流电，故又称为间接变频器。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-1 变频器结构框图 a）交—交变频器 b) 交—直—交变频器
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-2 交—直—交电压型变频器的结构形式。 a） 可控整流器调压，逆变器调频 b）二极管整流，斩波器调压，逆变器调频。 c）二极管整流，PWM逆变器调压，调频。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-2a所示电路在整流环节调节可控整流器的控制
角α进行调压，逆变器只进行调频。图4-2b所示电路的
整流器是不可控的，其调压是通过斩波器进行的，逆变 器仅进行调频。图4-2a、b两种电路结构的共同特点在于 都有专门的调压环节调整输出电压的幅值，从最后输出 波形看，它们同属于脉冲幅度调制PAM方式。图4-2c所示 电路则是以不可控制整流器接入电网，整流之后不调节 电压幅度就送入逆变器，在逆变器同时完成调频调压， 因其电压幅值不可变，逆变器的调压靠改变电压输出脉 冲的宽度来完成，从输出波形上看，该电路属于脉冲宽 度调制PWM方式。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
4.1.1 PWM脉宽调制原理
图4-5 PWM逆变器主电路原理图
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
4.1 PWM控制的基本原理
图4-4 PWM交—直—交变频电路图
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
4.1 PWM控制的基本原理
图4-4是典型PWM交—直—交变频器主电路图，其整流 环节采用不可控二极管整流桥，其输出电压经电容滤波后
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-3 交—直—交电流型变频器结构图 a）可控整流器调节电压，逆变器调节频率。 b）二重化结构。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-3a中可控整流器调节电压和电流的大小，逆
变器调节输出电压频率，电容Cd为电流型滤波环节， Ld为限流电感。由于电流型变频器很少进行脉冲宽度调
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
在图4-2b、c两种电路结构中，因采用不可控整流 器，功率因数高。而在图4-2a电路中，由于采用可控 整流，输出电压有换相电压降产生，谐波的无功功率 使得输入端功率因数降低。在图4-2a、b两种电路结构 中，独立的调压调频环节使之容易分开调试，但系统 的动态反应慢。图4-2c所示的电路结构则具有动态响 应快，功率因数高的特点。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
PWM型变频器有以下几个优势： (1)主电路只有一个可控的功率环节，开关元件少，控 制线路简单。 (2)整流侧使用了不可控整流器，电网功率因数与逆变 器输出电压无关而接近于1。 (3)通过对PWM控制方式的控制，能有效地抑制或消除低 次谐波，实现接近正弦形的输出交流电压波形。 (4)调频调压在同一环节实现，无中间储能环节，动态 响应加快。
制，而图4-3a结构的电路输出电流波形(方波)中谐波 分量太大，影响了电动机的低速性能，因此，对电流 型变频器可以采用图4-3b所示的二重化结构。该结构 中，上下两套变频器的输出方波电流频率一致，但相 位上错开一定角度，输出时将两套变频器的输出电流 进行叠加，叠加之后输出的交流电流将成为多阶梯的 波形，更接近于正弦波，有利于抑制低速运行时的转 矩脉动，扩大运行范围。
PWM脉宽调制变频电路
4．1 PWM控制的基本原理 4．2 PWM逆变电路 4．3 三相桥式PWM逆变电路 4．4 PWM控制变频系统中的功率接口
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
为负载提供可变交流电源的装置叫变频器，其功 能是将电网电压提供的恒压恒频CVCF交流电变换为变 压变频VVVF(通常简称3VF)交流电。变频器最典型的应 用就是交流电动机的无级调速。变频电路按其电路结 构特点、控制方式或输出波形的不同，可构成不同类 型的变频器。
电力电子技术课件第四章
百度文库
PWM脉宽调制变频电路
综合以上分析可知，图4-2b、c和图4-3电路结构在运 行中存在以下缺点：
(1)调压与调频需要两套可控晶闸管变换器，开关元件多， 控制线路复杂。
(2)晶闸管可控整流侧在低频低压下功率因数太低。 (3)逆变器输出的阶梯波交流电压(电流)谐波分量较大， 因此变频器输出转矩的脉动率 大，低速时影响电动机的 稳定工作。 (4)由于储能电容的充放电时间长，变频器的动态反应慢。 (5)变压器漏抗对电网产生的影响较大。
形成不可调的直流电压Ud。而逆变环节则以六只功率开关
器件和辅助元件构成，这些开关器件可以选用功率晶体管 GTR，功率场效应晶体管MOSFET，绝缘门极晶体管IGBT等。 控制逆变器中的功率开关器件按一定规律导通或断开，逆 变器的输出侧即可获得一系列恒幅调宽的输出交流电压， 该电压为可调频、可调压的交流电——VVVF。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
4.1.1 PWM脉宽调制原理
图4-5为GTR元件作为功率开关的PWM逆变器主电 路原理图。对逆变器的变压变频控制，是通过对功 率开关VT1-VT6的规律性通断控制来实现的，所以， PWM逆变器的通断控制规则即脉冲宽度调制方式决定 着逆变器的输出性能。脉宽调制的方式很多：由调 制脉冲的极性可分为单极性和双极性；由载波信号 和参考信号 (或控制波信号)的频率关系可分为同步 调制方式和异步调制方式。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
变频器的分类 电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
如图4-1所示为交—交变频器与交—直—交变频器 的结构框图。图4-1a所示的交—交变频器在结构上没有 明显的中间滤波环节，来自电网的交流电被直接变换为 电压、频率均可调的交流电，所以称为直接变频器。而 图4-1b所示的交—直—交变频器有明显的中间滤波环节， 其工作时首先把来自电网的交流电变换为直流电，经过 中间滤波环节之后，再通过逆变器变换为电压、频率均 可调的交流电，故又称为间接变频器。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-1 变频器结构框图 a）交—交变频器 b) 交—直—交变频器
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-2 交—直—交电压型变频器的结构形式。 a） 可控整流器调压，逆变器调频 b）二极管整流，斩波器调压，逆变器调频。 c）二极管整流，PWM逆变器调压，调频。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
图4-2a所示电路在整流环节调节可控整流器的控制
角α进行调压，逆变器只进行调频。图4-2b所示电路的
整流器是不可控的，其调压是通过斩波器进行的，逆变 器仅进行调频。图4-2a、b两种电路结构的共同特点在于 都有专门的调压环节调整输出电压的幅值，从最后输出 波形看，它们同属于脉冲幅度调制PAM方式。图4-2c所示 电路则是以不可控制整流器接入电网，整流之后不调节 电压幅度就送入逆变器，在逆变器同时完成调频调压， 因其电压幅值不可变，逆变器的调压靠改变电压输出脉 冲的宽度来完成，从输出波形上看，该电路属于脉冲宽 度调制PWM方式。
电力电子技术课件第四章
PWM脉宽调制变频电路
4.1.1 PWM脉宽调制原理
图4-5 PWM逆变器主电路原理图