電力電子變壓變頻器,交-直-交和交-交變壓變頻器

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1、異步電動機變壓變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速的基本原理基頻以下調(diào)速基頻以上調(diào)速電壓保持額定電壓不變變壓變頻調(diào)速時的機械特性“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”方式“近似的恒功率調(diào)速”方式基頻以下電壓補償控制恒氣隙磁通控制（恒Eg/?1控制）恒定子磁通控制（恒Es/?1控制）恒轉(zhuǎn)子磁通控制（恒Er/?1控制）回顧恒壓頻比控制（恒Us/?1控制）5.4電力電子變壓變頻器本節(jié)提要交-直-交和交-交變壓變頻器變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)消除指定次數(shù)諧波的PWM(SHEPWM)控制技術(shù)電流滯環(huán)跟蹤PWM(C

2、HBPWM)控制技術(shù)電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術(shù)（或稱磁鏈跟蹤控制技術(shù)）?引言如前所述，對于異步電機的變壓變頻調(diào)速，必須具備能夠同時控制電壓幅值和頻率的交流電源，而電網(wǎng)提供的是恒壓恒頻的電源，因此應該配置變壓變頻器，又稱VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）裝置。從整體結(jié)構(gòu)上看，電力電子變壓變頻器可分為交-直-交和交-交兩大類。1.交-直-交變壓變頻器交-直-交變壓變頻器先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流，如下圖所示。

3、?引言交-直-交變壓變頻器基本結(jié)構(gòu)圖交-直-交（間接）變壓變頻器變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻(CVCF)逆變DCACAC50Hz~整流間接式的變壓變頻器具體的整流和逆變電路種類很多，當前應用最廣的是由二極管組成不控整流器和由功率開關(guān)器件（P-MOSFET，IGBT等）組成的脈寬調(diào)制（PWM）逆變器，簡稱PWM變壓變頻器，如下圖所示。交-直-交PWM變壓變頻器基本結(jié)構(gòu)圖交-直-交PWM變壓變頻器變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻(CVCF)PWM逆變器DCACAC50Hz~調(diào)壓調(diào)頻CPWM變壓

4、變頻器的應用之所以如此廣泛，是由于它具有如下的一系列優(yōu)點：（1）在主電路整流和逆變兩個單元中，只有逆變單元可控，通過它同時調(diào)節(jié)電壓和頻率，結(jié)構(gòu)簡單。采用全控型的功率開關(guān)器件，只通過驅(qū)動電壓脈沖進行控制，電路也簡單，效率高。（2）轉(zhuǎn)矩脈動小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。（3）逆變器同時實現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)頻，動態(tài)響應不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響，系統(tǒng)的動態(tài)性能也得以提高。（4）采用不可控的二極管整流器，電源側(cè)功率因素較高，且不受逆變輸出電壓大小的影響。交-直-交PWM變壓變頻器優(yōu)點PWM變壓變頻器常用的功率開關(guān)

5、器件有：P-MOSFET，IGBT，GTO和替代GTO的電壓控制器件如IGCT、IEGT等。受到開關(guān)器件額定電壓和電流的限制，對于特大容量電機的變壓變頻調(diào)速仍只好采用半控型的晶閘管（SCR），并用可控整流器調(diào)壓和六拍逆變器調(diào)頻的交-直-交變壓變頻器，見下圖。普通交-直-交變壓變頻器的基本結(jié)構(gòu)SCR可控整流器六拍逆變器DCACAC50Hz~調(diào)頻調(diào)壓圖可控整流器調(diào)壓、六拍逆變器調(diào)頻的交-直-交變壓變頻器特大容量2.交-交變壓變頻器交-交變壓變頻器的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示，它只有一個變換環(huán)節(jié)，把恒壓恒頻（CVCF）的交

6、流電源直接變換成VVVF輸出，因此又稱直接式變壓變頻器。也稱作周波變換器（Cycloconveter）。交-交變壓變頻器的基本結(jié)構(gòu)圖交-交（直接）變壓變頻器交－交變頻AC50Hz~ACCVCFVVVF常用的交-交變壓變頻器輸出的每一相都是一個由正、反兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。也就是說，每一相都相當于一套直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的反并聯(lián)可逆線路（下圖a）。交-交變壓變頻器的基本結(jié)構(gòu)交-交變壓變頻器的基本電路結(jié)構(gòu)VRVFId-Id+--+a)電路結(jié)構(gòu)負載50Hz~50Hz~u0圖6-13-a交-交變壓變頻器

7、每一相的可逆線路交-交變壓變頻器的控制方式正半周控制方式正、反兩組按一定周期相互切換，在負載上就獲得交變的輸出電壓u0，u0的幅值決定于各組可控整流裝置的控制角?，u0的頻率決定于正、反兩組整流裝置的切換頻率。如果控制角一直不變，則輸出平均電壓是方波，如下圖b所示。圖-b方波型平均輸出電壓波形tu0正組通反組通正組通反組通輸出電壓波形控制方式（2）?調(diào)制控制方式要獲得正弦波輸出，就必須在每一組整流裝置導通期間不斷改變其控制角。例如：在正向組導通的半個周期中，使控制角?由?/2（對應于平均電壓u0=0）逐漸減小

8、到0（對應于u0最大），然后再逐漸增加到?/2（u0再變?yōu)?），如下圖所示。2AOwta=a=0p2a=pBCDEFu0圖6-14交-交變壓變頻器的單相正弦波輸出電壓波形輸出電壓波形當?角按正弦規(guī)律變化時，半周中的平均輸出電壓即為圖中藍線所示的正弦波。對反向組負半周的控制也是這樣。單相交交變頻電路輸出電壓和電流波形三相交交變頻電路三相交交變頻電路可以由3個單相交交變頻電路組成，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。