6.2 交—交变频电路

《6.2 交—交变频电路》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、6.2交—交变频电路交—交变频电路是一种可直接将某固定频率交流交换成可调频率交流的频率变换电路，无需中间直流环节。与交—直—交间接变频相比，提高了系统变换效率。又由于整个变频电路直接与电网相连接，各晶闸管元件上承受的是交流电压，故可采用电网电压自然换流，无需强迫换流装置，简化了变频器主电路结构，提高了换流能力。交—交变频电路广泛应用于大功率低转速的交流电动机调速转动，交流励磁变速恒频发电机的励磁电源等。实际使用的交—交变频器多为三相输入—三相输出电路，但其基础是三相输入—单相输出电路，因此本节首先介绍单相输出电路的工作原理、触发控制、四象限运行特性，输入、输出特性等；然后介绍三相输出

2、电路结构、输入、输出特性及其改善措施；最后对于一种新型的绿色变频电路——矩阵式交—交变换器作出介绍，使读者了解交—交变频技术的最新发展动向。6.2.1三相输入—单相输出交—交变频电路 1.基本工作原理三相输入—单相输出交—交变频器原理如图6-13所示，它是由两组反并联的三相晶闸管可控整流桥和单相负载组成。其中图（a）接入了足够大的输入滤波电感，输入电流近似矩形波，称电流型电路；图（b）则为电压型电路，其输出电压可为矩形波、亦可通过控制成为正弦波。图（c）为图（b）电路输出的矩形波电压，用以说明交—交变频电路的工作原理。当正组变流器工作在整流状态时、反组封锁，以实现无环流控制，负载Z上

3、电压为上（+）、下（-）；反之当反组变流器处于整流状态而正组封锁时，负载电压为上（-）、下（+），负载电压交变。若以一定频率控制正、反两组变流器交替工作（切换），则向负载输出交流电压的频率就等于两组变流器的切换频率，而输出电压大小则决定于晶闸管的触发角。 图6-13三相输入—单相输出交—交变频器原理图 交—交变频电路根据输出电压波形不同可分为方波型和正弦波型。方波型控制简单，正、反两桥工作时维持晶闸管触发角恒定不变，但其输出波形不好，低次谐波大，用于电动机调速传动时会增大电机损耗，降低运行效率，特别增大转矩脉动，很少采用。因此以下仅讨论正弦型交—交变频电路。2.工作状态三相—单相正弦

4、型交—交变频电路如图6-14所示，它由两个三相桥式可控整流电路构成。如果输出电压的半周期内使导通组变流器晶闸管的触发角变化，如从=90º逐渐减小到，然后再逐渐增大到=90º，则相应变流器输出电压的平均值就可以按正弦规律从零变到最大、再减小至零，形成平均意义上的正弦波电压波形输出，如图6-16中所示。可以看出，输出电压的瞬时值波形不是平滑的正弦波，而是由片段电源电压波形拼接而成。在一个输出周期中所包含的电源电压片段数越多，波形就越接近正弦，通常要采用六脉波的三相桥式电路或十二脉波变流电路来构成交—交变频器。 图6-14三相—单相交—交变频电路在无环流工作方式时，变频电路正、反两组变流器

5、轮流向负载供电。为了分析两组变流器的工作状态，忽略输出电压、电流中的高次谐波，因此可将图6-14电路等效成图6-15（a）所示理想形式，其中交流电源表示变流器输出的基波正弦电压，二极管体现电流的单向流动特征，负载Z为感性，负载阻抗（功率因数）角为。图6-15（b）给出了一个周期内负载电压、负载电流波形，正、反两组变流器的电压和电流以及正、反两组变流器的工作状态。如图所示，在负载电流的正半周区间，正组变流器导通，反组变流器被封锁。在（）区间，正组变流器导通后输出电压、电流均为正，故正组变流器向外输出功率，工作于整流状态；在（）区间，负载电流方向不变，仍是正组变流器导通，输出电压却反了向

6、，因此负载向正组变流器反馈功率，正组变流器工作于逆变状态。在（）区间，负载电流反向，反组变流器导通、正组变流器被封锁，负载电压、电流均为负，故反组变流器处于整流状态。在（）区间，电流方向不变，仍为反组导通，但输出电压反向，反组变流器工作在逆变状态。从以上分析可知，交—交变频电路中，正、反组变流器的导通由电流方向来决定，与电压极性无关；每组变流器的工作状态（整流或逆变），则是由输出电压与电流是否同极性来决定。3.输出电压波形正弦型交—交变频电路实际输出电压波形如图6-16所示，图（a）～（d）分别表示了正、反组变流器不同工作状态。图（a）表示正组变流器工作，A点处其晶闸管触发角，平均电

7、压最大。随着的增大，值减小，当时，。半周内平均输出电压如图中虚线所示，为一正弦波。由于整流电压波形上部包围的面积比下部面积大，总的功率为正，从电源供向负载，此时正组变流器工作在整流状态。图6-16正弦型交—交变频器输出电压波形图（b）仍为正组变流器工作，但触发角在间变化，变流器输出平均电压为负值。由于整流电压波形下部包围的面积比上部大，总的功率为负，从负载流向电源，此时正组变流器工作在逆变状态。图（c）、（d）为反组变流器工作。当其触发角时，反组变流器处于