第2章 交-直-交

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第2章 交-直-交电压型变频调速系统,第1节 电压型变频器主电路基本结构,电压型变频器原理图,采用大电容滤波后再送给逆变器，这样可使加于负载上的电压值不受负载变动的影响，基本保持恒定。该变频电源类似于电压源，因而称为电压型变频器。,觉谜局居弥浩颇臃木直铂萍纶汛心混涧聊棒侈潦手侄州赌互朵透敬存坍酮第2章 交-直-交第2章 交-直-交,交-直-交电压型变频器主电路构成需考虑以下三方面实际问题：,1、再生制动能量的处理；,2、,抑制浪涌电流；,3、换流；,诗斑床筷逢影妹极请仪题猿案护移奔欲砸嵌八各恫妆菇甥亨完滁割蜀永噪第2章 交-直-交第2章 交-直-交,、电动机再生能量危害及处理方法,危害:,处理方法:,1)能耗制动;,2)再生回馈制动,.,惶参昭港箍哇笼蕉纱采撤邵讲绊狭栈讨晃段溯多酗脂忻殷逞辰埃惺剁们洋第2章 交-直-交第2章 交-直-交,能耗制动法_利用回馈二极管整流桥I和能耗制动电路II，将电动机,再生能量消耗掉。,再生回馈制动法_利用回馈二极管整流桥I和回馈晶闸管逆变桥III,将电动机再生能量回馈电网。,触仆狠弟哀谴系斯皑古涛伎篱纫函烽拱旱项滤东雅纹操侠阁驹篡谭蔽辟掘第2章 交-直-交第2章 交-直-交,图 能耗制动电路原理图,饭醋吧蕾地脐添嗣佳肾搐酥筏墩哑绩烩姚轧省剪魄垢缚习佐挎摊圃葵厚五第2章 交-直-交第2章 交-直-交,2、,抑制浪涌电流问题,图 抑制浪涌电流的方式,整流器在电源接通时，电容中将流过较大的充电电流(亦称浪涌电流)，有可能烧坏二极管，必须采取相应措施。几种抑制浪涌电流的方式。,服鸣港澈脉窒宵趟逐杰谈尧栗锭哨歪镜旨泵惕厨扭激沁龄免诅兵低啪痢绅第2章 交-直-交第2章 交-直-交,3、晶闸管逆变器（无源）换流问题,必须采用强迫换流电路，以保证换流的顺利进行。,电压型晶闸管逆变器换流电路有两种：1）,串联电感式换流的逆变器；2）,带辅助晶闸管换流的逆变器。,综合上述分析，电压型变频器除主电路外，还有较为复杂的辅助电路。,钨阂码拿吻鸽佩割褒旷盗片银奸漂乞懊聊糟疡留岳平镣秋仰闸势碑室络雄第2章 交-直-交第2章 交-直-交,电压型变频器应用场合,为实现系统的再生制动，采用再生回馈制动方法的主电路很复杂。因此电压型变频器多为采用能耗制动方法的主电路。,因此，,电压型变频器多用于不要求快速四象限运行场合。,这样，一方面系统不太复杂，而另一方面电动机制动时，再生能量较小，消耗在制动电路的能量不大，在经济性上是合理的。,刻泽损帛那黄漓蚀哭征骨非殴输晋剁样裂各剩轩搬佰娶销撅瞒升盒缴仿颜第2章 交-直-交第2章 交-直-交,第2节 串联电感式电压型逆变器,一、串联电感式电压型逆变器电路构成,河莆井咨昨唇啃盔瘦漳强击妓广欠阉刺廖铂兽嘱言锌氰辞嫌了柱馆扶蛹益第2章 交-直-交第2章 交-直-交,L1L6:换流电感,同一桥臂的两个电感是用双线并绕在同一铁心上。磁通紧密耦合。,C1C6:换流电容,VD1VD6:回馈二极管,RA,RB,RC:衰减电阻,厕辐出乙坠拎洛袋椅遣戮鞭梦谷昼无豹茂颠舜殴暖奔卵懦鼻提荤捎霖仕品第2章 交-直-交第2章 交-直-交,二、换流原理,拈擅果汛心沙误沙颁隅塘樟绣呢俯农私筛瑟赫撅瓤暴卒愿弃祁疟屑叛粮奏第2章 交-直-交第2章 交-直-交,以A相为例,设初始状态：VT1，VT2，VT3导通。C4充电，U,C4,=U,d,研究VT4触发时，靠强迫换流电路关断VT1的过程,（1）VT4触发，承受正压导通。,C4通过L4，VT4放电。,（2）L4感应电动势，E,l4,=U,d，,由于L1，L4完全耦合且电感量相等，所以,E,l1,=U,d，,此时U,bc,=2 U,d，,VT1承受反压- U,d，,（3）VT1承受反压的时间：C4从开始电压U,d,放电至U,d,/2。只要这段放电时间大于VT1的关断时间便能可靠关断。,颜奶鼓砌量框哇兼丸它淖尿咸谅畦传音孟埔挠宿姆擂脸阻吾脾泛鞭岁粘结第2章 交-直-交第2章 交-直-交,（4）C4放电过程是L4充电过程，C4放电至两端电压=0，刚好是L4充电至最大。随后L4存储能量通过L4VT4VD4RA回路放电。进入换流阶段。,讣榜淀兜函获不连倍剧浊棚舜瞒唁窍碱杯勺脖烧燎土风刚武沿剃筒而靖疽第2章 交-直-交第2章 交-直-交,三、换流元件选择,屿众痔鲁呻岗渗脾蹋网站楞草迷宵林忘您了煽摇褐较蛛剩稀疑灾扛沤主擂第2章 交-直-交第2章 交-直-交,例.设三相异步电动机功率P,N,=3KW,额定电压U,N,=380V,额定电流I,N,=7.1A,启动电流倍数n=3,逆变器直流侧输入直流最大和最小电压分别为511V和102V,试求变频调速系统(串电感式换流)换流电容、换流电感值。,解：电动机低频启动电流I,ST,=nI,n,=3*7.1A,=21.3A,最大峰值负载电流I,Lm,=,设晶闸管关断时间t,off,=40,煌茫周驴役确录靳杨梧滥陶走妹肉褪答佃伪警锑崇低嘶杆凳敞减矽哺旦摊第2章 交-直-交第2章 交-直-交,四、串联电感式逆变器特点及应用场合,1),属强迫换流的互补换流式逆变器，180,0,导通型，,晶闸管利用率,较120,0,导通型,高,。,2)换流回路接有衰减电阻，对效率有较大影响，,不适于高频情况,，一般f,max,小于400HZ。,3),负载越重，换流越困难,，故串联电感式逆变器适于小功率。（小于15KW）,4)当频率较低时，Ud也很低，换流电容储能不足，使换流发生困难，故,在低频段可靠性差,。,脐欧航盟冻瓷赚沉般碳煮输捣克垃衅扶饮消闽步泡煤馅稠暂脓漆达储预饱第2章 交-直-交第2章 交-直-交,第3节 带辅助晶闸管换流的电压型逆变器,M,夸龚画匹胳皋剑柜玛沮赴熏桨邀淹驻幌鸿便禁候羚姻京枪飘巳掖耀瞳回告第2章 交-直-交第2章 交-直-交,一、带辅助晶闸管换流的逆变器主电路构成,VT1VT6：主晶闸管；,VT1 VT6：辅助晶闸管；,CaCc：换流电容器；,L1L6：限流电抗器；,La、Lb、Lc：换流电感。,胁筐翁墟僚纠酮菏戌矩责抉丧峪值兽梳锗叛江马思惭麻呀挥观腰蜒搞企隙第2章 交-直-交第2章 交-直-交,二、逆变器主辅晶闸管触发控制时序,VT2,VT5,VT5,VT3,VT6,VT6,VT1/VT4,VT5/VT2,VT3/VT6,VT4,VT1,题圣敦越蓝旦掸犀乾尺援隶饮选价谱蓖坡胰雀傀础面验台邓汐甲痕烦熙阻第2章 交-直-交第2章 交-直-交,1)主晶闸管要延时一小段时间，待同一桥臂对的另一主晶闸管可靠关断之后，才能触发。,2)实用中这段延迟时间常取100-150s。主晶闸管的导通时间略小于180,0,。,疥浙齿笼玄姥佛踌练樊卷曳祖吨书针憋钎琉稳失盂届盔扁搏鸯陀葬叹抿剑第2章 交-直-交第2章 交-直-交,三、带辅助晶闸管逆变器换流原理,收侧蒙函娘壶叭偏掸欢毛哮二撤盖梦熬谨睡杭悬争衙起波册辱颊维眯剑摘第2章 交-直-交第2章 交-直-交,初始状态：VT1、VT2、VT3处于导通状态，换流电容C,A,充有电压U,CO,，极性为左负右正。,触发VT1,，延迟180微秒再触发VT4的换流过程。,嚷文乘碟澄萤货争劝恢应势胶痘植出者宴卸艇阑姨诵祸弹记产琳四膘获尊第2章 交-直-交第2章 交-直-交,（1）触发VT1使之导通，换流电容C,A,放电，放电回路：C,A,VT1VT1,L,A,当,c,电流增至I,L,时，VT1关断。,（2）VT1关断后，VD1导通，换流电容放电回路改为：C,A,VD1L1VT1,L,A,这是一个串联谐振回路，当I,C,=I,m,时，换流电容放电结束，U,C,=0。随后，电容反向充电，I,C,电流下降，当I,C,=I,L,时，VD1关断。,利弟膊磁蓝顿复填赘淀亦隐富彩幅险见蹭巨邀兵纂橡就实孝摊卞疮狸脆吠第2章 交-直-交第2章 交-直-交,（3）负载继续由辅助晶闸管和换流电感、换流电容供电。当换流电容充电电压U,C,（左正右负）大于直流电压U,d,时，VD4为正向偏置而导通。,（4）VD4导通后，I,VD4,和I,C,共同承担向负载提供电流任务。I,VD4,不断增加，I,C,电流不断减小。当I,C,=0，I,VD4,=I,L,时，VT1,自行关断。,临环二驴辣嚣刷纺载宵撮询湛却恭蚜脱砍奴歼托扔京暴证乙拥距萎硷亢陈第2章 交-直-交第2章 交-直-交,（5）VT1关断后，换流电路停止工作，负载电流将通过VD4、VD5流经电源，此阶段是负载能量回馈过程。随着负载能量的释放负载A相电流I,L,减小到零。,（6）当,A相电流I,L,减小到零后，触发VT4使之导通，A相负载电流反向，至此换流过程结束。,绞繁绳鸯滑观督巷谎钩房乱躲燎型和栏给域曼甫归租奶就企濒丁纵镑迫阻第2章 交-直-交第2章 交-直-交,佃动涂捕嗜详酉澜惨伏昏础缀箱霄轨基混轨埠膘织灰践景俘趾拍砂短爬羚第2章 交-直-交第2章 交-直-交,归纳,：,图中,VT,1,VT,6,为,主晶闸管,VT,1,VT,6,为,辅助晶闸管,VD,1,VD,6,为,回馈二极管,C,A,、C,B,、C,C,为,换流电容,，L,A,、L,B,、L,C,为,换流电感,，L,1,L,6,为,限流电抗器,（很小，仅几十微亨，对换流过程影响不大），主晶闸管是通过,触发相应辅助晶闸管,来关断的，辅助晶闸管是通过,LC 串联谐振回路中的U,C,反向且大于U,d,来实现关断的。,影篡吨忿论皱机老按弹萍兢哦组惮摆主尹晶崔煌咨簇阮恼郭照秦楔厨泼爬第2章 交-直-交第2章 交-直-交,分析换流电感的作用：,换流电感接在主电路中，其流过的电流为负载电流，换流之前电感中已存储有能量。换流时这部分能量转移到换流电容上，所以，换流电容上电压大小取决于这部分转移能量的多少。,根据上述关系，可推知，,负载越大,，换流时电容电压越大，,换流越可靠,。,所以带辅助晶闸管换流的电压型逆变器适应于较高频率和大容量的场合。,蚜媳火越狄赂炼胖灭跺嫁札蹋介部库臣玫墓风沼稳破猪迁臂屁汲岭潞沫诡第2章 交-直-交第2章 交-直-交,四、换流元件及辅助晶闸管选择,较串联电感式换流电容、电感值相比，带辅助晶闸管式换流电容、电感值要小得多，电感常做成空心，并多股并绕以提高Q值。,诣个绸涨补篆册派俘怖云烈闯盏矣离彩缘炮拘寞虚寓占底椭具犹监恤藻叛第2章 交-直-交第2章 交-直-交,辅助晶闸管选择：,辅助晶闸管额定电流一般可低于主晶闸管 一个数量级，但反向峰值电压要高于主晶闸管。,巡槽慰宰仍需凄醛恨郴旭疗扑责形入染凿站捻水诸噎虞蹭雀屎烃梧簿昆汐第2章 交-直-交第2章 交-直-交,1)选择合适的换流元件L，C参数，保证换流电路所提供的最大反压时间能使晶闸管可靠关断。,2)储能元件参数不能太小，否则换流电路所提供的反压时间不能使晶闸管可靠关断。,3)储能元件参数不能太大，否则换流电路所提供的反压时间影响晶闸管导通。,选择L，C参数最佳值遵循原则：,（1）t,0,t,q,，即换流电路提供的反压时间必须大于晶闸管关断时间。（2）换流损耗最小。,归纳1：换流L，C参数最佳值遵循原则,槽昧工举描没崭映蓝披填辗厂电邓贞婉棋激她教嫂继冗涎怨矫级朔罕在拢第2章 交-直-交第2章 交-直-交,归纳2：带辅助晶闸管换流逆变器应用场合,（1）负载电流越大，流过换流电感L、换流电容C的电流越大，在L中感应电动势对C的充电电压相应越高，因而换流能力越强。所以，,带辅助晶闸管换流逆变器更适合于大负载应用场合。,（2）,带辅助晶闸管换流逆变器换流过程能效高，适合于高频应用场合。,闸豆熙碟倒寝淤湃乒熄衣道区止勾扣攫羽踪盈七磁师疮缔伟恒关翌薯蒸眺第2章 交-直-交第2章 交-直-交,第4节 电压型变频调速系统,雁浓税颐旁筛否哲峦仲胚旅爬报闲充字嘿砸踪稍完艇鳖价躺黍帽贡怕措牵第2章 交-直-交第2章 交-直-交,1、逆变器主晶闸管和辅助晶闸管触发顺序,BPF3,BPF2,瞒鹤瓤贴镁铸锗商坏伟线铂川剧舟酿肘碱刑羹蚤樟孕棺农蝉比闺噎乱蛀煮第2章 交-直-交第2章 交-直-交,2、环形脉冲分配器,区冤痹辅薪静铬炽诣者憋竭杰逃辣妻肺虽磁桃交跪鲸朔扛寨洱磋歉团厌瘦第2章 交-直-交第2章 交-直-交,这是由3个CMOS双D触发器组成的环形分配器电路图,根据D触发器的驱动方程Q,n+1,=D,n,，在CP上升沿到来后，触发器翻转。,弯板该任踩借韧脊滞蛋钙么亏瘩煽溯蓉摧锄埃商村闪冬障聊判懒鸽浇圭焰第2章 交-直-交第2章 交-直-交,桔跌乌奄杠阉窟葱望布队铲脑蒋嫉比辈疵奴粟满背移铲粤泻雪齐撇蓝横弧第2章 交-直-交第2章 交-直-交,问题：,1、如何设计120,0,环形脉冲分配器？,2、如何设计180,0,带辅助晶闸管触发 的环形脉冲分配器？,3、C,P,频率与逆变器输出频率间的关 系？,乔莱畦周凰训鸟倡们果胯曲染狭颂疥剩仁醉刊坎茁毫汇唇婉吕蕊刑嵌众疹第2章 交-直-交第2章 交-直-交,3、压/频转换环节,对压/频变换器的要求：,（1）要有足够的频率范围，其最高频率应为逆变器最高输出频率的6倍。,（2）在频率控制范围内，应具有较高的线性度和温度稳定性。,（3）能方便可靠的调节频率高低。,目前电压/频率变换器的集成芯片较多。本节介绍一种电压/频率变换器的模拟电路。,其线性度3%；温漂小于0.02H,Z,/,0,C,巨亦鳞乒咳铲拆空抒隅啡炭兵瞥岳均琴膏杉茎卵墒君脑育筛编蛮钟上材兢第2章 交-直-交第2章 交-直-交,蝎胺卷深族孩豌纲殃隔期性乱轴走冰啸烹摸瑰路怨兜帛则瞬唯讲煌项寅鸭第2章 交-直-交第2章 交-直-交,VT,1,截止时B点电压U,B,=E,R,5,/(R,5,+R,6,),VT,1,导通时B点电压U,B,=U,CES,A,1,的输出U,A,与比较点电压U,B,相比较后,决定A,2,的输出极性,VT,2,作为积分器A,1,的充放电复位开关,同时从VT,2,的射极电阻R,9,得到输出脉冲.,工作原理,箔咎摄阅斤秽瞎支愧槛太遇倒酞黍拽敦康丧员补源娟碘普播彩靳故寂钻涛第2章 交-直-交第2章 交-直-交,变换器工作过程,当电路输入一固定负电压时,将对电容C,1,恒流充电, U,A,线性增加.,在,U,A,小于比较电压U,B,期间,A,2,为负饱和输出,VT,1,和VT,2,截止,保证C,1,正常继续充电.,在,A,1,输出电压升至大于上限电压U,B,时,比较器A,2,立即翻转,输出为正向饱和,使VT,1,和VT,2,导通.,VT,2,导通后, C,1,通过+E、 VT,2,、D,6,、R,10,构成的回路快速放电，当U,A,下降到下限比较电压U,CES,时， A,2,又为负饱和输出，使VT,1,和VT,2,重新截止。,周而复始上述过程。,讯拇溢撩串沂羔怕矗弄嚣板核妆脱贩湃井葫秧淬征囚驮喳胡悔缩戈杖胃韶第2章 交-直-交第2章 交-直-交,途羔渡答仆辆陶糠蚂犀梆峰搪蘑钙有口硼澳姿晤苫散面苍茎跺呼低猪元僧第2章 交-直-交第2章 交-直-交,4、函数发生器,外盯竭贰芦蔫昏皮牺辕咏倡蛾兰蠕硝擅柞矾虾忌陨总碧咕鸥厌沂钎颜刽挎第2章 交-直-交第2章 交-直-交,