GHR_电力电子技术课件_6

AC调压——电压变换——交流调压——相控、斩控AC调频——频率变换——变频——直接变频—→相控/矩阵变换——间接变频—→SPWM序：将供电AC变换为另一符合电压（有效值）或频率或相数等参数和性能指标要求的AC。——间接变频—→SPWMAC调功——平均功率控制——通断率控制AC调相——无功调节、电压补偿……——☆☆☆PWM以改变频率为主要目的的AC/AC变换——变频变频AC-AC直接变频AC-DC-AC间接变频除变频变频电路以外的AC/AC变换电路统称为——交流电力控制电路按教材方法：序：AC/ACConverter直接交流变流电路AC—AC间接交流变流电路AC—DC—ACAC—AC直接交流变流电路主要包括两种：传统上：AC—DC—AC间接交流变流电路中间增加了直流环节通常，AC—DC—AC变换系统中的技术核心在于后级DC—AC。这类变换的主要目的是变频——间接变频——得到了广泛应用！AC—AC直接交流变流电路主要包括两种：交交变频电路——改变频率的电路。交流电力控制电路——只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路。——最典型：交流调压电路6.1交流调压电路6.2其他交流电力控制电路6.2其他交流电力控制电路6.3交交变频电路*6.4矩阵式变频电路——晶闸管移相控制（相控）改变交流输出电压有效值！典型应用：电阻炉温度控制、灯光控制、异步电动机软启动单相电路拓扑6.1.1单相交流调压电路6.1交流调压电路单相电路拓扑1.电阻性负载6.1.1单相交流调压电路1.电阻性负载()2o11112sin()sin22UUtdtUpapawwappp-==+∫ooUIR=2o1VT21sin()22IUItdtRpawwp⎛⎞==⎜⎟⎜⎟⎝⎠∫ooo1sin2IUUPpala-====+6.1.1单相交流调压电路oooo111sin22IUUPSIUUpalapp-====+α↗—→λ↘2.阻感性负载()()tg1o2sinsintUiteZawfwfaf-⎡⎤=---⎢⎥⎢⎥⎣⎦()tg1osin21UieZpfaf-⎡⎤=+-⎢⎢⎣-⎥⎥⎦——io是断续的！o()0iafpa+若，则——io临界连续！——SCR延迟导通——o()0iafpa=+=若，则()0iafpa+若，则当SCR(VT1)导通期间：tURidtdiLwsin2100=+当ωt=π+α时：6.1.1单相交流调压电路——SCR延迟导通——o()0iafpa+若，则2.阻感性负载()()tg1o2sinsintUiteZawfwfaf-⎡⎤=---⎢⎥⎢⎥⎣⎦()tg1osin21UieZpfaf-⎡⎤=+-⎢⎢⎣-⎥⎥⎦——io是断续的！o()0iafpa+若，则——io临界连续！——SCR延迟导通——o()0iafpa=+=若，则()0iafpa+若，则当SCR(VT1)导通期间：tURidtdiLwsin2100=+当ωt=π+α时：6.1.1单相交流调压电路——SCR延迟导通——o()0iafpa+若，则2.阻感性负载()()tg1o2sinsintUiteZawfwfaf-⎡⎤=---⎢⎥⎢⎥⎣⎦()tg1osin21UieZpfaf-⎡⎤=+-⎢⎢⎣-⎥⎥⎦——io是断续的！o()0iafpa+若，则——io临界连续！——SCR延迟导通——o()0iafpa=+=若，则()0iafpa+若，则当SCR(VT1)导通期间：tURidtdiLwsin2100=+当ωt=π+α时：6.1.1单相交流调压电路——SCR延迟导通——o()0iafpa+若，则fap≤≤移相范围为：3.单相交流调压电路的谐波分析——相控方式——定性结论与3.5相似——略！4.斩控式交流调压电路PWM控制方式！6.1.1单相交流调压电路PWM控制方式！3.单相交流调压电路的谐波分析——相控方式——定性结论与3.5相似——略！4.斩控式交流调压电路PWM控制方式！6.1.1单相交流调压电路PWM控制方式！感性负载时，关断S后iO必须有续流回路！3.单相交流调压电路的谐波分析——相控方式——定性结论与3.5相似——略！4.斩控式交流调压电路VT1VD16.1.1单相交流调压电路Ruou1VT1ioACVT2LVD1VD2VT3VT4VD3VD4i11.星形联结的三相调压电路6.1.2三相交流调压电路负载相电压波形的画法：本相不导通——本相负载电压为零三相都导通——得本相相电压两相导通——得导通两相线电压的一半1.星形联结的三相调压电路6.1.2三相交流调压电路负载相电压波形的画法：本相不导通——本相负载电压为零三相都导通——得本相相电压两相导通——得导通两相线电压的一半1.星形联结的三相调压电路6.1.2三相交流调压电路负载相电压波形的画法：本相不导通——本相负载电压为零三相都导通——得本相相电压两相导通——得导通两相线电压的一半6.2.1交流调功电路2πNπM电源周期π4πMO导通段=M3πM2πMuou1uo,iowtU12和交流调压电路的电路形式完全相同，只是控制方式不同。通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。6.2其他交流电力控制电路6.2.2交流电力电子开关控制周期=M倍电源周期=2π的平均功率。■交流电子开关：把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关（断路器、刀闸等），起接通和断开电路的作用。■优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通断。■典型应用：TSC（晶闸管投切电容器）应用于电力系统无功补偿6.3.1单相（输出）交交变频电路——也称周波变流器或周波变换器（Cycloconvertor）典型应用：大功率交流电动机调速传动系统☞P组工作时io为正，N组工作时io为负。两组变流器按一定的频率w0交替工作，负载就得到该频率的交流电。改变变流电路工作时的控制角a。就可6.3交交变频电路改变变流电路工作时的控制角a。就可调节交流输出电压的幅值。6.3.1单相（输出）交交变频电路近似方波AC输出？！——谐波——波形质量!!!6.3交交变频电路输出频率较低时：6.3.1单相（输出）交交变频电路◆为使uo波形接近正弦波，可按正弦规律对a角进行调制。☞在半个周期内让P组a角按正弦规律从90°减到0°或某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出6.3交交变频电路到90°，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零；另外半个周期可对N组进行同样的控制。☞uo由若干段电源电压拼接而成，在uo的一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。6.3.1单相（输出）交交变频电路iP嫈孰P佻孰Nio6.3交交变频电路哪组变流电路工作由io方向决定，与uo极性无关。变流电路工作在整流还是逆变状态，根据uo方向与io方向是否相同来确定。uo6.3.1单相（输出）交交变频电路iP嫈孰P佻孰N6.3交交变频电路哪组变流电路工作由io方向决定，与uo极性无关。变流电路工作在整流还是逆变状态，根据uo方向与io方向是否相同来确定。uoio6.3.1单相（输出）交交变频电路iN嫈孰P佻孰N6.3交交变频电路哪组变流电路工作由io方向决定，与uo极性无关。变流电路工作在整流还是逆变状态，根据uo方向与io方向是否相同来确定。uoio6.3.1单相（输出）交交变频电路iN嫈孰P佻孰Nio6.3交交变频电路哪组变流电路工作由io方向决定，与uo极性无关。变流电路工作在整流还是逆变状态，根据uo方向与io方向是否相同来确定。uo6.3.1单相（输出）交交变频电路6.3交交变频电路6.3.1单相（输出）交交变频电路输入输出特性1、输出上限频率6.3交交变频电路☞输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变及其导致的电流波形畸变和转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。☞当采用6脉波三相桥式电路时，一般认为输出上限频率不高于电网频率的1/3~1/2，电网频率为50Hz时，交交变频电路的输出上限频率约为20Hz。6.3.1单相（输出）交交变频电路输入输出特性☞输入电流相位总是滞后于输入电压，需要电网提供无功功率。2、输入功率因数6.3交交变频电路☞输入电流相位总是滞后于输入电压，需要电网提供无功功率。☞在输出电压的一个周期内，a角以90°为中心而前后变化。☞输出电压比g越小，半周期内a的平均值越靠近90°，位移因数越低；负载功率因数越低，输入功率因数也越低。☞不论负载功率因数是滞后的还是超前的，输入的无功电流总是滞后的。6.3.2三相（输出）交交变频电路6.3交交变频电路图6-19公共交流母线进线三相交交变频电路（简图）图6-20输出星形联结方式三相交交变频电路a）简图b）详图