第七章交-交变频电路

交交变频
– 目的：取消电抗器，降低成本及损耗。
– 特点： i0 > 0 时正组工作，封锁负组， i0 < 0 时负组工作，封锁正组。
– 优点：无组间环流，成本低，损耗小。
– 缺点：需要检测电流过零点，控制复杂，
控制失败时，造成组间电源短路，
输出电流存在死区，波形畸变。
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– 改变给定曲线的频率和幅值，可控制输出电 压的频率和大小。
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交交变频 • 交－交变频器输出频率：
f0 / fi = 1/2 时，半周期内有 6 脉波，谐波大 f0 / fi = 1/3 时，半周期内有 9 脉波，谐波较小 f0 / fi = 1/6 时，半周期内有 18 脉波，谐波小
– 在 0 至 之间变化，输出交流电压 – 正、负两组整流器反并联，输出交流电流
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• 输出电压、电流波形图：
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• 为了减小谐波含量， 降低负载转矩脉动， 应保证 f0 / fi < 1 / 3 ， 即 f0 < 16.7 Hz 。
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• 交－交变频器的功率因数：
– 整流电路：cos = cos
– 交－交变频器：
因为 0 < < ，
所以 cos < cosmin ， cos = f ( , cos ) ，
• 三相零式交交变频器：
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交交变频 • 应用领域：
– 大功率、低速交流传动 （轧钢机、矿井提升机、造纸、冶炼等） • 分类： – 单相、三相 – 桥式、零式 – 有环流、无环流 – 高频 ( f0 > fi )、低频 ( f0 < fi )
• 正、负组间留有死区，以使晶闸管可靠关断。
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• 输出频率 谐振频率
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• 控制方法：
在每一个电流脉冲开始之前：
– 根据所需电流方向决定触发正组或负组
– 根据所需电流大小在三个输入电压中选择， 并触发相应的晶闸管。
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• 交－交变频器输出电压：
交交变频
– 输出电压峰值： U0P 1.17U2 cos min
– 输出电压有效值： U0
1 2
U0
P

1.17 2
U
2
cos
min
U0 0.83U2
– 电压降系数：
cos min
– 电压选择原则：
• 正组：选择最大正电压 • 负组：选择最大负电压
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交交变频
第五节 电流型交－交变频电路
• 电流型－－输出交变电流 • 单相输入，三相输出 • 由两个电流型逆变器
反并联构成。 • f0 / fi < 1 / 3 时，晶闸
管可实现自然换流， 不需强迫换流电路。
cos－负载功率因数。
– 输入侧总功率因数：
cos 2
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• 交－交变频器的优点：
交交变频
– 无中间直流环节，损耗小，效率高。
– 开关器件采用晶闸管，以利于大功率应用，
采用电源自然换相，不需强迫换流电路。
– 可以实现能量反馈，使电机作四象限运行。 – 输出低频时，谐波含量小，负载转矩脉动低。
– 改变 min ，可调节输出电压U0 。 – min = 0 时， = 1 ，U0 = U0max = 0.83 U2 。
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• 交－交变频器控制方法：
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– 余弦交点法：
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。
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交交变频
第四节 三相交－交变频器
• 三相输入、三相输出－－应用普遍 • 常用零式及桥式交－交变频器比较：
元件 整流 脉波 输出 谐波 功率 个数 形式 数 电压 含量 等级 零式－－18支 半波 少 低 较高 中等 桥式－－36支 全波 多 高 较低 大
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交交变频 • 三相输出各差120°，基本原理相同。
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交交变频 • i0 > 0－－正组工作，UP = Ud = 1.17U2cosP ,
0 < P < ，UP 可正可负。 • i0 < 0－－负组工作，UN = - Ud = - 1.17U2cosN
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• 本章主要内容
交交变频
– 掌握交－交变频电路的原理及电路，分析其 优缺点。掌握三相周波变流器的有环流运行， 了解倍频电路及电流型单相－三相交交变频 电路。
• 重点：
– 交－交变频电路（周波变流器）的原理及电 路。
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平均值 UN = UP ，N = - P 。
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交交变频 • 输出瞬时值 uN uP ， u = uP – uN 。
• u 在正、负组间产生环流，采用电抗器限制。
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• 有环流运行方式：
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第二节 倍频电路
一、三倍增频器 • 电阻负载，电压过零
时 T 自然关断。 • 一个周期六次换流，正、
负组轮流导通、关断。 • f0 = 3 fi • 输入功率因数低
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二、负载换流的倍频器
交交变频
• R、L、C串联谐振，输出电流接近于正弦。 • 谐振半个周期后，晶闸管因 iT < 0自然关断。 • 正、负组交替导通，产生交变电流。
交交变频
第七章 交－交变频电路
• 交流变换的目的： – 调节电压、频率、相位
• 形式： – 交－直－交变频器（整流器＋逆变器） – 交－交变频器（直接变频器）
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交交变频
第一节 基本原理及应用
• 整流电路：Ud > 0 或 Ud < 0 ，Id > 0 • 三相半波整流电路：Ud = 1.17 U2 cos • 交交变频器：
交交变频
– 目的：使正、负组输出电流平滑过渡。
– 特点：正、负组同时工作，
采用环流电抗器抑制组间环流。
– 优点：正、负组自动切换，
输出电流连续、平滑、无死区，
系统动态性能高，稳定性好
– 缺点：增加电抗器，成本高，损耗大。
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• 无环流运行方式：
因此适用于大功率、低速交流传动领域。
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• 交－交变频器的缺点：
交交变频
– 晶闸管元件数量多，成本高，控制复杂。
– 最高输出频率受限制， f0 / fi < 1 / 3 。 – 输入侧功率因数低，当输出电压较低时，功
率因数更低。
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