第六章交直交变频ppt课件.ppt

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1、第六章交-直-交变频电路基础本章要点变频器的工作原理及基本类型全控型器件逆变器PWM技术基础及正弦波脉宽调制原理换流原理软开关技术简介变频器的电路构成变频器先将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能，再将直流电能变换为频率和电压符合要求的交流电能，供负载使用。变频器构成原理如下图整流器:将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能,可以是不可控的，也可以是可控的。滤波器:将脉动的直流量滤波成平直的直流量,可以对直流电压滤波(用电容),也可以对直流电流滤波(用电感)。因为逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载，无论电动机处于电

2、动或发电制动状态，其功率因数总不会为1，总会有无功功率的交换，要靠中间直流环节的储能元件来缓冲。逆变器:将直流电能逆变为交流电能,直接供给负载,它的输出频率和电压均与交流输入电源无关,称为无源逆变器。它是变频器的核心。变频器的工作原理以单相桥式逆变电路为例，S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。用可控开通，可控关断的电力电子开关，切换电流方向，将直流电能转换成交流电能。变频器的工作原理S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。改变两组开关

3、切换频率，可改变输出交流电频率。电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。变频器常用的调压方法可控整流器调压：根据负载对变频器输出电压的要求，通过可控整流器实现对变频器输出电压的调节。直流斩波器调压：采用不可控整流器，保证变频器电源侧有较高的功率因数，在直流环节中设置直流斩波器完成电压调节。逆变器自身调压：采用不可控整流器，通过逆变器自身的电子开关进行斩波控制，使输出电压为脉冲列。改变输出电压脉冲列的脉冲宽度，便可达到调节输出电压的目的。这种方法称为脉宽调制(Pul

4、seWidthModulation--PWM)PWM根据调制波形的不同，可分为：单脉冲调制：在输出电压波形的半周期内只有一个脉冲。多脉冲调制：在输出电压波形的半周期内有多个脉冲。正弦波脉宽调制：在输出电压波形的半周期内为多脉冲调制，而且每个脉冲的宽度按正弦规律变化。变频器中逆变器的基本类型1.按直流输入端滤波器分类电压型逆变器：中间直流环节采用大电容作为滤波器，逆变器的输入电压平直且电源阻抗很小，类似于电压源。电流型逆变器：中间直流环节采用大电感作为滤波器，逆变器的输入电流平直且电源阻抗很大，类似于电流源。变频器中逆变器

5、的基本类型2.按电子开关的开关频率分类1800导电型逆变器：三相逆变器的6个电子开关按顺序相差600导通，每个开关导通1800。任何时候都有3个开关导通，换流在同一相的两个桥臂上进行。其输出电压波形与负载的功率因数无关。半周期内星型负载的等值电路为变频器中逆变器的基本类型2.按电子开关的开关频率分类1200导电型逆变器：三相逆变器的6个电子开关按顺序相差600导通，每个开关导通1200。任何时候都有2个开关导通，换流在同一组的相邻桥臂上进行。其输出电压波形受与负载的功率因数影响。半周期内星型负载的等值电路为逆变器对电子开

6、关的要求对正向电流既能控制开通，又能控制关断。高开关速度和低能量损耗。有足够的电压和电流定额。提供滞后电流通路。逆导型电力电子开关由单向导电电子开关与开关二极管反并联而成。电力电子开关可以采用GTR、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT等，也可采用晶闸管。i逆变器对电子开关的要求晶闸管电子开关晶闸管容量大、耐压高是构成大容量电力电子开关的必要器件，但晶闸管没有门极控制关断能力，用于逆变器电子开关时必须附加换流回路。换流回路用于晶闸管的关断，可以运用负载换流方式和强迫换流方式。负载换流：负载并联（或串联）换流电容，是负

7、载电流超前于负载电压，在负载电流过零点使导通的晶闸管关断，并承受一段时间的反向电压。强迫换流：电路中附加强迫换流环节，换流环节中具有储能元件，换流前应储存足够能量，在换流时通过控制产生短暂电流脉冲或振荡电流，迫使导通晶闸管的阳极电流下降为零，并能施加反向电压，使晶闸管关断。全控器件电子开关全控器件具有自关断能力，仅反并联二极管就可构成符合要求的逆导型电力电子开关。全控器件的换流方式为器件换流：利用电力电子器件自身所有的关断能力进行换流称为器件换流。单相全控器件半桥式逆变器它由两个导电臂构成，每个导电臂由一个全控器件和一个

8、反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容C1和C2，且满足C1=C2。设感性负载连接在A、0两点间。T1和T2之间存在死区时间，以避免上、下直通，在死区时间内两晶体管均无驱动信号。单相半桥式逆变器工作原理在一个周期内，电力晶体管T1和T2的基极信号各有半周正偏，半周反偏，且互补。若负载为阻感负载，设t