【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 NuoiPiNuPuNuoioiNiP圖 419 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài) 單相交交變頻器 44 工作狀態(tài) 圖 419 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài) a)整流 逆變阻斷圖4 19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo, iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖 419 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài) 單相交交變頻器 t1~t3期間： io正半周，正組工作，反組被封鎖。 t1~ t2： uo和 io均為正，正組整流，輸出功率為正。 t2 ~ t3 ： uo反向， io仍為正，正組逆變，輸出功率為負(fù)。 45 t3 ~ t5期間： io負(fù)半周，反組工作，正組被封鎖。 t3 ~ t4 ： uo和 io均為負(fù)，反組整流，輸出功率為正。 t4 ~ t5 ： uo反向， io仍為負(fù)，反組逆變，輸出功率為負(fù)。 a)整流 逆變阻斷圖4 19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo, iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖 419 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài) 單相交交變頻器 小結(jié) ： 哪一組工作由 io方向決定，與 uo極性無(wú)關(guān)。 工作在整流還是逆變，則根據(jù) uo方向與 io方向是否相同確定。 46 當(dāng) uo和 io的相位差小于 90176。 時(shí)，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為正，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。 當(dāng)二者相位差大于 90176。 時(shí)，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為負(fù)，電網(wǎng)吸收能量，電動(dòng)機(jī)為發(fā)電狀態(tài)。 考慮無(wú)環(huán)流工作方式下 io過(guò)零的死區(qū)時(shí)間，一周期可分為 6段。 1OO23 456圖4 2 0uoiow tw t圖 420 單相交交變頻電路輸出電壓和電流波形 第 1段 io 0， uo 0， 反組逆變 第 2段 電流過(guò)零 ， 為無(wú)環(huán)流死區(qū) 第 3段 io 0， uo 0，正組整流 第 4段 io 0， uo ，正組逆變 第 5段 又是無(wú)環(huán)流死區(qū) 第 6段 io 0， uo 0，為反組整流 單相交交變頻器 47 ? 3) 輸出正弦波電壓的調(diào)制方法 介紹最基本的、廣泛使用的余弦交點(diǎn)法。 設(shè) Ud0為 a = 0時(shí)整流電路的理想空載電壓，則有 (415) 每次控制時(shí) a角不同， 表示每次控制間隔內(nèi) uo的平均值。 ac o sd0o Uu ?0u圖4 2 1u2u3u4u5u6u1us2us3us4us5us6us1uoaP3aP4w tw t圖 421 余弦交點(diǎn)法原理 單相交交變頻器 48 設(shè)期望的正弦波輸出電壓為 (416） 比較式 (415)和 (416)，應(yīng)使 (417) g 稱為輸出電壓比： ttUU ood0om s i ns i nc o s wgwa ??)10(0??? ggdomUUtUu oomo s i n w?圖 421 余弦交點(diǎn)法原理 圖4 2 1u2u3u4u5u6u1us2us3us4us5us6us1uoaP3aP4w tw t 單相交交變頻器 49 )s i n(c o s o1 twga ??圖 421 余弦交點(diǎn)法原理 圖4 2 1u2u3u4u5u6u1us2us3us4us5us6us1uoaP3aP4w tw t 單相交交變頻器 余弦交點(diǎn)法基本公式 (418) 余弦交點(diǎn)法圖解 線電壓 uab、 uac 、 ubc 、 uba 、 uca和ucb依次用 u1 ~ u6表示。 相鄰兩個(gè)線電壓的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)于 a =0。 50 u1~u6所對(duì)應(yīng)的同步信號(hào)分別用 us1~us6表示 us1~us6 比相應(yīng)的 u1~u6超前 30176。 ， us1~us6的最大值和相應(yīng)線電壓 a =0的時(shí)刻對(duì)應(yīng) 。 以 a =0 為 零 時(shí)刻 ， 則us1~us6為余弦信號(hào) 。 希望輸出電壓為 uo， 則各晶閘管觸發(fā)時(shí)刻由相應(yīng)的同步電壓 us1~us6的下降段和 uo的交點(diǎn)來(lái)決定 。 圖 421 余弦交點(diǎn)法原理 圖4 2 1u2u3u4u5u6u1us2us3us4us5us6us1uoaP3aP4w tw t 單相交交變頻器 51 不同 g 時(shí)，在 uo一周期內(nèi)， a 隨 w ot 變化的情況。圖中， ? g 較小，即輸出電壓較低時(shí)， a只在離 90176。 很近的范圍內(nèi)變化，電路的輸入功率因數(shù)非常低。 g = 0g = 0 . 1相位控制角a/(176。)輸出相位 w 0 t圖4 2 212015018030609000 . 10 . 20 . 30 . 80 . 91 . 00 . 80 . 20 . 30 . 91 . 0? 2 ?2?23 ?圖 422 不同 g 時(shí) a和 wot的關(guān)系 )s i n(s i n2)s i n(c o so1o1ttwg?wga????? 單相交交變頻器 52 ? 4) 輸入輸出特性 單相交交變頻器 (1) 輸出上限頻率 輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所含電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重。 電壓波形畸變及其導(dǎo)致的電流波形畸變和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高的主要因素。 就輸出波形畸變和輸出上限頻率的關(guān)系而言，很難確定一個(gè)明確的界限。 當(dāng)采用 6脈波三相橋式電路時(shí)，輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的 1/3~1/2。電網(wǎng)頻率為 50Hz時(shí)，交交變頻電路的輸出上限頻率約為 20Hz。 53 圖 423 單相交交 變頻電路的功率因數(shù) (2) 輸入功率因數(shù) 單相交交變頻器 輸入電流相位滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無(wú)功功率。 一周期內(nèi)， a角以 90176。 為中心變化。 輸出電壓比 g 越小，半周期內(nèi) a的平均值越靠近 90176。 。 負(fù)載功率因數(shù)越低，輸入功率因數(shù)也越低。 不論負(fù)載功率因數(shù)是滯后的還是超前的，輸入的無(wú)功電流總是滯后。 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2 0g =1. 0輸入位移因數(shù)負(fù)載功率因數(shù) （ 滯后 ）負(fù)載功率因數(shù) （ 超前 ）圖4 2 301 . 00 . 80 . 60 . 40 . 200 . 80 . 60 . 40 . 20. 80. 60. 40 .2負(fù)載功率因數(shù)（超前）負(fù)載功率因數(shù)（滯后） 輸入位移因數(shù) 54 (3) 輸出電壓諧波 輸出電壓的諧波頻譜非常復(fù)雜 ， 既和電網(wǎng)頻率 fi以及變流電路的脈波數(shù)有關(guān) ， 也和輸出頻率 fo有關(guān) 。 采用三相橋時(shí) ， 輸出電壓所含主要諧波的頻率為 6fi177。 fo， 6fi177。 3fo， 6fi177。 5fo， … 12fi177。 fo， 12fi177。 3fo， 12fi177。 5fo， … 采用無(wú)環(huán)流控制方式時(shí) ， 由于電流方向改變時(shí)死區(qū)的影響 ，將增加 5fo、 7fo等次諧波 。 單相交交變頻器 55 ? (4) 輸入電流諧波 輸入電流波形和可控整流電路的輸入波形類似，但其幅值和相位均按正弦規(guī)律被調(diào)制。 采用三相橋式電路的交交變頻電路輸入電流諧波頻率 ? (419) ? 和 (420) ? 式中， k=1,2,3,… ； l=0,1,2,… 。 ? ? oiin 216 lffkf ???oiin 2 kfff ?? 單相交交變頻器 56 三相交交變頻電路 ? 由三組輸出電壓相位各差 120176。 的單相交交變頻電路組成。 1) 電路接線方式 公共交流母線進(jìn)線方式 輸出星形聯(lián)結(jié)方式 交交變頻電路主要應(yīng)用于大功率交流電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)，使用的是三相交交變頻電路。 57 ? (1)公共交流母線進(jìn)線方式 圖 424 公共交流母線進(jìn)線三相交交變頻電路（簡(jiǎn)圖 ） 三相交交變頻電路 由三組彼此獨(dú)立的、輸出電壓相位相互錯(cuò)開(kāi) 120176。 的單相交交變頻電路構(gòu)成。 電源進(jìn)