電力電子技術(shù)在工程中的應(yīng)用

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1、——梁南丁電力電子技術(shù)第6章電力電子技術(shù)在工程中的應(yīng)用1第6章電力電子技術(shù)在工程中的應(yīng)用6.1交-直-交組合變流電路6.2直-交-直組合變流電路6.3電力電子技術(shù)的應(yīng)用2組合變流電路：是將AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC四大類(lèi)基本變流電路中的某幾種基本的變流電路組合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)一定的新功能。間接交流變流電路：先將交流整流為直流，再逆變?yōu)榻涣?，是先整流后逆變的組合。應(yīng)用：交直交變頻電路（VariableVoltageVariableFrequency—VVVF），主要用作變頻器。恒壓恒頻變流電路（

2、ConstantVoltageConstantFrequency—CVCF），主要用作不間斷電源（UninterruptablePowerSupply——UPS）。間接直流變流電路：先將直流逆變?yōu)榻涣?，再整流為直流電，是先逆變后整流的組合。應(yīng)用：各種開(kāi)關(guān)電源（SwitchingModePowerSupply——SMPS）36.1交-直-交組合變流電路交-直-交組合變流電路主要按電壓型、電流型進(jìn)行分類(lèi)。交-直-交組合變流電路，其逆變部分多采用PWM控制。6.1.1交-直-交組合變流電路原理1．電壓型交-直-交組

3、合變流電路電壓型交-直-交組合變流電路在負(fù)載能量反饋到中間直流電路時(shí)，將導(dǎo)致電容電壓升高，稱為泵升電壓，如果能量無(wú)法反饋回交流電源，泵升電壓會(huì)危及整個(gè)電路的安全圖6.1不能再生反饋的電壓型交-直-交組合變流電路4為使電路具備再生反饋電力的能力，可采用：帶有泵升電壓限制電路的電壓型交-直-交組合變流電路當(dāng)泵升電壓超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，使V0導(dǎo)通，把從負(fù)載反饋的能量消耗在R0上。如圖6.2圖6.2帶有泵升電壓限制電路的電壓型交-直-交組合變流電路利用可控變流器實(shí)現(xiàn)再生反饋的電壓型交-直-交組合變流電路當(dāng)負(fù)載回饋能量時(shí)，

4、可控變流器工作于有源逆變狀態(tài)，將電能反饋回電網(wǎng)。如圖6.3圖6.3利用可控變流器實(shí)現(xiàn)再生反饋的電壓型交-直-交組合變流電路5整流和逆變均為PWM控制的電壓型交-直-交組合變流電路整流和逆變電路的構(gòu)成完全相同，均采用PWM控制，能量可雙向流動(dòng)。輸入輸出電流均為正弦波，輸入功率因數(shù)高，且可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行。圖6.4整流和逆變均為PWM控制的電壓型交-直-交組合變流電路62．電流型交-直-交組合變流電路整流電路為不可控的二極管整流時(shí)，電路不能將負(fù)載側(cè)的能量反饋到電源側(cè)。如圖6.5為使電路具備再生反饋電力的能力，

5、可采用：整流電路采用晶閘管可控整流電路。負(fù)載回饋能量時(shí)，可控變流器工作于有源逆變狀態(tài)，使中間直流電壓反極性。如圖6.6圖6.6采用可控整流的電流型交-直-交組合變流電路圖6.5不能再生反饋電力的電流型交-直-交組合變流電路7整流和逆變均為PWM控制的電流型間接交流變流電路通過(guò)對(duì)整流電路的PWM控制使輸入電流為正弦波，并使輸入功率因數(shù)為1。如圖6.7,圖6.8圖6.7電流型交—直—交PWM變頻電路圖6.8整流和逆變均為PWM控制的電流型間接交流變流電路86.1.2交-直-交組合變流電路的控制方式晶閘管直流電動(dòng)機(jī)

6、傳動(dòng)系統(tǒng)存在一些固有的缺點(diǎn)：(1)受使用環(huán)境條件制約；(2)需要定期維護(hù)；(3)最高速度和容量受限制等。交流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)除了克服直流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)外還具有：(1)交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高；(2)節(jié)能；(3)高精度，快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。采用變頻調(diào)速方式時(shí)，無(wú)論電機(jī)轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率的消耗基本不變，系統(tǒng)效率是各種交流調(diào)速方式中最高的，具有顯著的節(jié)能效果，是交流調(diào)速傳動(dòng)應(yīng)用最多的一種方式?；\型異步電動(dòng)機(jī)的定子頻率控制方式，有：(1)恒壓頻比（U/f）控制；(2)轉(zhuǎn)差頻率控制；(3)矢量控制；(4)直接轉(zhuǎn)矩控制等

7、。91)恒壓頻比控制為避免電動(dòng)機(jī)因頻率變化導(dǎo)致磁飽和而造成勵(lì)磁電流增大，引起功率因數(shù)和效率的降低，需對(duì)變頻器的電壓和頻率的比率進(jìn)行控制，使該比率保持恒定，即恒壓頻比控制，以維持氣隙磁通為額定值。恒壓頻比控制是比較簡(jiǎn)單，被廣泛采用的控制方式。該方式被用于轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的交流調(diào)速系統(tǒng)，適用于生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合。工作原理：轉(zhuǎn)速給定既作為調(diào)節(jié)加減速的頻率f指令值，同時(shí)經(jīng)過(guò)適當(dāng)分壓，作為定子電壓U1的指令值。該比例決定了U/f比值，由于頻率和電壓由同一給定值控制，因此可以保證壓頻比為恒定。1．變壓

8、變頻（VVVF）電路控制方式圖6.9采用恒壓頻比控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖10在給定信號(hào)之后設(shè)置的給定積分器，將階躍給定信號(hào)轉(zhuǎn)換為按設(shè)定斜率逐漸變化的斜坡信號(hào)ugt，從而使電動(dòng)機(jī)的電壓和轉(zhuǎn)速都平緩地升高或降低，避免產(chǎn)生沖擊。給定積分器輸出的極性代表電機(jī)轉(zhuǎn)向，幅值代表輸出電壓、頻率。絕對(duì)值變換器輸出ugt的絕對(duì)值uabs，電壓頻率控制環(huán)節(jié)根據(jù)uabs及ugt的極性得出電壓及頻率的指令信號(hào)，經(jīng)PWM生成環(huán)節(jié)