变频器原理及应用 第2版 教学课件 ppt 作者 王廷才 课件 第4章 交-交变频技术
14页1、变频器原理与应用(第2版)第4章,第4章 交-交变频技术,4.1 单相输出交-交变频电路 4.1.1 电路组成及基本工作原理 图4-1是单相输出交-交变频电路的原理框图,电路由P(正)组和N(负)组反并联的晶闸管变流电路构成,两组变流电路接在同一个交流电源,Z为负载。 交-交变频器输出的方波 如图42所示。 图4-1 单相输出交-交变频电路的原理框图 图4-2 输出的方波,变频器原理与应用(第2版)第4章,为了使输出电压的波形接近正弦波,可以按正弦规律对控制角进行调制,即可得到如图4-3所示的波形。调制方法是,在半个周期内让变流器的控制角按正弦规律从90逐渐减小到0或某个值,然后再逐渐增大到90。 图4-3 单相输出交-交变频电路输出交流电压波形,变频器原理与应用(第2版)第4章,4.1.2 感阻性负载时的相控调制,如果把交-交变频电路理想化,忽略变流电路换相时输出电压的脉动分量,就可以把电路等效为图4-4a所示的正弦波交流电源和二极管的串联。其中交流电源表示变流电路可输出交流正弦电压,二极管体现了变流电路只允许电流单方向流过。 图4- 4a 理想化交-交变频电路,变频器原理与应用(第
2、2版)第4章,4.1.2 感阻性负载时的相控调制,图4-4b给出了一个周期内负载电压、电流波形及正负两组变流电路的电压、电流波形。 图4-4b 整流与逆变状态波形,变频器原理与应用(第2版)第4章,图4-5是单相输出交-交变频电路输出电压和电流的波形图。 图4- 5 单相输出交-交变频电路输出电压和电流的波形图,变频器原理与应用(第2版)第4章,4.1.3 输入输出特性,1输出上限频率 就常用的6脉波三相桥式电路而言,一般认为,输出上限频率不高于电网频率的1/31/2。电网为50Hz时,交-交变频电路的输出上限频率约为20Hz。 2. 输入功率因数 交-交变频电路采用的是相位控制方式,因此其输入电流的相位总是滞后于输入电压,需要电网提供无功功率。从图4-3可以看出,在输出电压的一个周期内,角是以90为中心而前后变化的。输出电压比越小,半周期内的平均值越靠近90,位移因数越低。另外,负载的功率因数越低,输入功率因数也越低。,变频器原理与应用(第2版)第4章,交-交变频器的特点,1) 因为是直接变换,没有中间环节,所以比一般的变频器效率要高。 2) 由于其交流输出电压是直接由交流输入电压波
3、的某些部分包络所构成,因而其输出频率比输入交流电源的频率低得多,输出波形较好。 3) 由于变频器按电网电压过零自然换相,故可采用普通晶闸管。 4) 由于输出上限频率不高于电网频率的1/31/2,因受电网频率限制,通常输出电压的频率较低。 5) 交-交变频电路采用的是相位控制方式,因此其输入电流的相位总是滞后于输入电压,需要电网提供无功功率。功率因数较低,特别是在低速运行时更低,需要适当补偿。,变频器原理与应用(第2版)第4章,4.2 三相输出交-交变频电路,三相输出交-交变频电路主要应用于大功率交流电机调速系统,三相输出交-交变频电路是由三组输出电压相位各差120的单相交-交变频电路组成的,所以其控制原理与单相交-交变频电路相同。下面简单介绍一下三相交-交变频电路接线方式。 4.2.1 公共交流母线进线方式 图4-6 公共交流母线进线方式的三相交-交变频电路简图,变频器原理与应用(第2版)第4章,4.2.2 输出星形联结方式,图4-7 输出星形联结方式的三相交-交变频电路原理图,变频器原理与应用(第2版)第4章,4.3 矩形波交-交变频,4.3.1 矩形波交-交变频电路及工作原理 图4-8电路中,每一相由两个三相零式整流器组成,提供正向电流的是共阴极组、;提供反向电流的是共阳极组、。为了限制环流,采用了限环流电感L。 图4-8 三相零式交-交变频电路,变频器原理与应用(第2版)第4章,假设三相电源电压ua、ub、uc完全对称。当给定一个恒定的触发控制角时,例如,90,得正组的输出电压波形如图4-9所示。 图4-9 输出电压为矩形波的波形,变频器原理与应用(第2版)第4章,4.3.2 换相与换组过程,图4-10所示为组和组的输出电压波形,组输出电压片段uc,组输出电压片段uy。 图4-10 电流连续时组触发得到的电压波形,变频器原理与应用(第2版)第4章,本 章 小 结,交-交变频就是把电网频率的交流电变换成可调频率的交流电,此类变频器能量转换效率较高,多应用于大功率的三相异步电动机和同步电动机的低速变频调速。但由于交-交变频输出频率低(一般为电网频率的1/31/2)和功率因数低,使其应用受到限制。,变频器原理与应用(第2版)第4章,谢谢!,
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