电力控制电路和变频电路要点(ppt 83页).ppt

4-1，第1节交流电压调节电路，第2节其他交流电源控制电路，第3节交流/交流变频电路，第4节矩阵变频电路，第4节交流电源控制电路和交流/交流变频电路，第4-2节。本章主要介绍将一种交流形式转换为另一种交流形式的交流-交流变频电路，第4节交流功率控制电路和交流/交流变频电路，第4-3节交流电压调节电路。原理是两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过控制晶闸管来控制交流功率。电路图，4-4，应用1灯控制(如调光台灯和舞台灯控制)。异步电动机软启动。异步电动机的调速。4.用电系统连续调节无功功率。在高压小电流或低压大电流DC电源中，用于调节变压器的一次电压。交流调压电路的第一节，4-5，1。单相交流调压电路，2。三相交流调压电路，交流调压电路的第一段，4-6，4-7。如果晶闸管短路，负载电流在稳态下为正弦波，u1后的相位滞后角为j。当晶闸管用于控制时，只能进行滞后控制，因此负载电流更加滞后。时间a=0仍设置为u1过零时间，a的相移范围应为ja。1)电阻性负载，图4-2电阻性负载的单相交流调压电路及其波形，负载阻抗角：j=arctan(wL/R)，VT1，4.1.1单相交流调压电路，4-8，q、0，20，100，60，140，180，20，100、60、/、(、)180，140，a，/、(、)j，=90，70 =当a=j 当aj 时，j为参数，a和之间的关系可以用(4-7)表示为右图。 4.1.1单相交流调压电路，4-9，图4-4单相交流调压电路a是当参数为、j、=90，0、 1，0、 2，0、 3，0、 4，0、5，160，180，0，40，120，80，75，60，45，j，=0，a，/，(，)，I，vtn，负载电流有效值(4-10)的标称值(4-11)IVT，4.1.1单相交流调压电路，4-10，图4-5a0，正群整流，第4节io0，uo0，正群逆变，第5节无循环死区，第6节io0，uo0如果当a=0时Ud0被设置为整流器电路的理想空载电压，则在每个控制期间有(4-15)个不同的角度A，代表每个控制间隔期间的uo的平均值。图4-21余弦相交法原理，4.3.1单交交变频器，4-47。假设期望的正弦波输出电压是(4-16)比较方程(4-15)和(4-16)，有必要调用(4-17)g输出电压比：图4-21余弦交迭法原理，4.3.1单交迭交流逆变器，4-48，图4-21余弦交迭法原理，4.3.1单交迭交流逆变器，余弦交迭法基本公式(4-18)余弦交迭法曲线图线电压uab，uac，ubc，uba，uca和两个相邻线路电压的交点对应于a=0。在图4-49中，对应于u1-u6的同步信号分别由us1-us 6表示，这表明us1-us 6比对应的u1-u6超前30，并且us1-us 6的最大值对应于对应的线电压a=0时的时间。当a=0为零时，us1至us6为余弦信号。如果期望输出电压为uo，则每个晶闸管的触发时间由相应同步电压US1至US6的下降部分与uo的交点决定。图4-21余弦交线法原理，4.3.1单交交交变频器，4-50，不同g，a在uo周期内随wot的变化。在图中，G很小，即当输出电压低时，A仅在90的非常接近的范围内变化，电路的输入功率因数非常低。图4-22不同g时a与wot的关系，4.3.1单相交流逆变器，4-51，4)输入输出特性，4.3.1单相交流逆变器，以及(1)输出上限频率输出频率4-52，图4-23单交叉交流逆变器的功率因数，(2)输入功率因数，以及4.3.1单交叉交流逆变器，输入电流相位滞后于输入电压，要求电网提供无功功率。在一个周期中，角度在90左右变化。输出电压比G越小，半周期内的平均值越接近90。负载功率因数越低，输入功率因数越低。无论负载功率因数是滞后还是超前，输入无功电流总是滞后的。输出电压谐波输出电压的谐波谱非常复杂，它不仅与电网频率fi和变换器电路的脉冲数有关，还与输出频率fo有关。当使用三相电桥时，输出电压中包含的主要谐波频率为6fifo、6fi3fo、6fi5fo，12fifo，12fi3fo，12fi5fo，当不使用循环控制模式时，由于电流方向改变时死区的影响，将增加5fo和7fo等次谐波。4.3.1单交叉交流逆变器，4-54，(4)输入电流谐波输入电流波形与可控整流电路的输入波形相似，但其幅值和相位按照正弦规律调制。在使用三相桥式电路的交流/交流频率转换电路的输入电流谐波频率(4-19)和(4-20)中，k=1，2，3，4.3.1单相交流逆变器，4-55，4.3.2三相交流逆变器电路，由三组输出电压相差120的单相交流逆变器电路组成。交流/交流变频电路主要用于大功率交流电机调速系统，采用三相交流变频电路。4-56，(1)公共交流母线进线方式，图4-24公共交流母线进线三交叉交流变频电路(简图)，4.3.2三交叉交流变频电路，由三组独立的单交叉交流变频电路组成，输出电压相位偏移120。电源引入线通过引入线电抗器连接到公共交流母线。由于电源输入端是公共的，所以三组的输出端必须隔离。为此，必须拆卸交流电机的三个绕组。主要用于中等。交流调速系统的容量。4-57，(2)三组输出星形连接方式的输出端为星形连接，电机的三个绕组为星形连接，电机的中点不与变频器的中点连接，电机只引出三根导线，图4-25输出星形连接方式的三交交交变频器电路a)图b)详图，三组输出端为星形连接，电机的三个绕组为星形连接。电机的中点不与变频器的中点连接，电机只引出三根导线。4.3.2图4-58，3-交直流/DC电路，图4-25输出星形连接3-交直流/DC电路a)图b)详细说明，由于三组的输出连接在一起，电源线必须隔离，所以电源分别由三个变压器供电。由于输出端的中点不与负载的中点相连，所以在构成三相变频电路的六组桥式电路中，必须同时导通两组具有不同输出相位的桥式电路中的至少四个晶闸管以形成回路并形成电流。4.3.2三交叉交流变频电路，图4-59，图4-25输出星形连接三交叉交流变频电路A)示意图B)详图。像整流电路一样，同一组电桥中的两个晶闸管通过双触发脉冲保证同时导通。在两组电桥之间，各自的触发脉冲具有足够的宽度以确保同时导通。4.3.2三交叉循环变换器电路，4-60，2)输入和输出特性输出上限频率和输出电压谐波与单交叉循环变换器电路一致。总输入电流通过组合三个同相单相输入电流获得。一些谐波相互抵消，谐波类型减少，总谐波幅度也减少。此外，美国政府将继续加强与中国在科技领域的合作。对于单相输出，U为相位输入电流，对于三相输出，U为相位输入电流，200，t，/，ms，200，t，/，ms，图4-26交流频率的输入电流波形此外，美国政府将继续加强与中国在科技领域的合作。对于单相输出，U相输入电流，对于三相输出，U相输入电流，200，t，/，ms，200，t，/，ms，图4-26交流/交流转换器电路的输入电流波形，4.3.2三相交流/交流转换器电路，4-62输入功率因数三相的总输入功率因数应为(4-23)三相电路的总有功功率应为各相有功功率之和，但视在功率不能简单然而，它应该通过总输入电流的有效值和输入电压的有效值来计算，该有效值小于三相视在功率之和。三相的总输入功率因数高于单相交流变频电路，4.3.2三相交流变频电路，4-63，3)提高输入功率因数，增加输出电压，4.3.2三相交流变频电路的基本思想是每相输出相电压，同时线电压加到负载上。如果输出频率的3倍的相同DC分量或谐波分量叠加在每个相电压上，它们将不会反映在线路电压中，因此不会加到负载上。利用这一特性，可以提高输入功率因数，并提高输出电压。当DC偏置负载电机低速运行时，逆变器的输出电压很低，每个电桥电路的A角在90左右，所以输入功率因数很低。当相同的DC分量加到每相的输出电压上时，控制角将减小，但变频器的输出线电压不会改变。4-64，交流偏置梯形波输出控制模式。三组单相变频器的输出都是梯形波(也称为准梯形波)，主要谐波成分是三次谐波。线电压中的三次谐波相互抵消，线电压仍然是正弦波。因为桥式电路长时间工作在高输出电压区(即梯形波的平顶区)，并且角度很小，所以输入功率因数可以增加大约15%。图4-20在正弦波输出控制模式下，最大输出正弦波相位电压的幅度为Ud0。在相同振幅下，梯形波的基波振幅可提高约15%。该值可以是如图4-27所示的梯形波控制模式的理想输出电压波形，4.3.2三相交流变频电路，4-65交流变频和交流-DC-交流变频的比较。第8.1节介绍了间接变频电路，它首先将交流转换成DC，然后将DC转换回变频交流，称为交流-DC-交流变频电路。交流/交流变频电路的优点：交流/交流变频电路的缺点：布线复杂，使用三相桥式电路的三相交流变频器至少需要36个晶闸管。受电网频率和变换器电路脉冲数的限制，输出频率相对较低。输入功率因数低。输入电流谐波含量大，频谱复杂。高效率(初级变换器)可以方便地实现四象限运行的低频输出波形接近正弦波。4.3.2三相交流变频电路，4-66，主要用于500千瓦及以上