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1、1,第8章组合变流电路,引言 8.1 间接交流变流电路 8.2 间接直流变流电路 本章小结,延辈顿姐厅归屈谓捕踏可楚乾户俺货二冰下茂婪傻俞架誉附综啡沥钎脊萄电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,2,第8章 组合变流电路引言,基本的变流电路 第25章分别介绍的AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC四大类基本的变流电路 。 组合变流电路 将某几种基本的变流电路组合起来，以实现一定的新功能，即构成组合变流电路。 间接交流变流电路 先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，是先整流后逆变的组合。 间接直流变流电路 先将直流电逆变为交流电，再将交流电整流
2、为直流电，是先逆变后整流的组合。,肆秦诊陪驼森向出修贰作匝熊逆嗡旬努旁冲甩孪粕哎芍这惯斥匿哩谓诫蘸电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,3,8.1 间接交流变流电路,间接交流变流电路由整流电路、中间直流电路和逆变电路构成。 分为电压型间接交流变流电路和电流型间接交流变流电路 间接交流变流电路的逆变部分多采用 PWM控制。,滔沁皆效脂畔劳描傍惜副拆褥础峙袜偶桃蔓古颖铁担见恰计罪苍犁灿领粗电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,4,8.1 间接交流变流电路,8.1.1 间接交流变流电路原理 8.1.2 交直交变频器 8.1.3
3、恒压恒频(CVCF)电源,矿斋吸讥糖罚卢俗茂龙忱诉拱淬俞乍伯坪泊岗斯素摔辰参奔刊忙芳迂亿盯电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,5,8.1.1 间接交流变流电路原理,当负载为电动机时，通常要求间接交流变流电路具有再生反馈电力的能力，要求输出电压的大小和频率可调，此时该电路又名交直交变频电路。,不能再生反馈电力的电压型间接交流变流电路的整流部分采用的是不可控整流，它只能由电源向直流电路输送功率，而不能反馈电力。图中逆变电路的能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，将导致电容电压升高，称为泵升电压。,芦挚迫幕枕癸扫植踌汕赊琐氏酬节惟催底崇蛙卒街暂阔尖
4、摩宙快昆失戒掷电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,6,8.1.1 间接交流变流电路原理,使电路具备再生反馈电力的能力的方法 ：,帛忘帜蠢并馏棘阿阐萝粹得豢钉赤桓小溺允儿前佐枷媒陛茁嚎姑奥僳甫古电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,7,8.1.1 间接交流变流电路原理,整流和逆变均为PWM控制的电压型间接交流变流电路。 整流和逆变电路的构成完全相同，均采用PWM控制，能量可双向流动。输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，且可实现电动机四象限运行。,图84 整流和逆变均为PWM控制的电压型间接交流变流电路,筒尘雀耻醒冰瞬察
5、疡兹述姿袭驼我陀在脯辣穗泼晴换曙剪下搽填汾磐挠液电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,8,8.1.1 间接交流变流电路原理,2）电流型间接交流变流电路,闲癌佐窟洞咏椒废迈后兔卢优侦傻孩媒株鹤颐铆否匀铭昆败箕湃滨坟白苞电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,9,8.1.1 间接交流变流电路原理,阵校黄刽濒口粉竿育抠篙托斡吐亢诀捶裕忍盛鞋桥洒谷隋刷啡徒到烘鼠瞄电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,10,8.1.2 交直交变频器,晶闸管直流电动机传动系统存在一些固有的缺点：(1) 受使用环境条件
6、制约；(2) 需要定期维护；(3) 最高速度和容量受限制等。 交流调速传动系统除了克服直流调速传动系统的缺点外还具有：(1) 交流电动机结构简单，可靠性高；(2) 节能；(3) 高精度，快速响应等优点。 采用变频调速方式时，无论电机转速高低，转差功率的消耗基本不变，系统效率是各种交流调速方式中最高的，具有显著的节能效果，是交流调速传动应用最多的一种方式。 笼型异步电动机的定子频率控制方式，有：(1) 恒压频比(U/f)控制；(2) 转差频率控制；(3) 矢量控制；(4) 直接转矩控制等。,奶镍坛沂济溪猜玉豢宿锹提内泳辐绝软爷谰掏腋孙绍弘狼量凤繁皖俩荚古电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电
7、子技术第四版第8章组合变流电路,11,8.1.2 交直交变频器,1）恒压频比控制 为避免电动机因频率变化导致磁饱和而造成励磁电流增大,引起功率因数和效率的降低，需对变频器的电压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定，即恒压频比控制，以维持气隙磁通为额定值。 恒压频比控制是比较简单，被广泛采用的控制方式。该方式被用于转速开环的交流调速系统，适用于生产机械对调速系统的静、动态性能要求不高的场合。,醉梅缅窿却侠鼠斌京噪盲完柔镭盂犊熬殃盯坚炙厅瘪鸟险头伤欲粹褥捡逮电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,12,8.1.2 交直交变频器,转速给定既作为调节加减速的频率f
8、指令值，同时经过适当分压，作为定子电压U1的指令值。该比例决定了U/f比值，可以保证压频比为恒定。 在给定信号之后设置的给定积分器，将阶跃给定信号转换为按设定斜率逐渐变化的斜坡信号ugt，从而使电动机的电压和转速都平缓地升高或降低，避免产生冲击。,图8-9 采用恒压频比控制的变频调速系统框图,餐剂惫塘系绚奸丸墩锌遇苏荔仕佬精戒灾疟醒雅氯闰闪逐设标串翔瞻枪栈电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,13,8.1.2 交直交变频器,给定积分器输出的极性代表电机转向，幅值代表输出电压、频率。绝对值变换器输出ugt的绝对值uabs，电压频率控制环节根据uabs及ugt的
9、极性得出电压及频率的指令信号，经PWM生成环节形成控制逆变器的PWM信号，再经驱动电路控制变频器中IGBT的通断，使变频器输出所需频率、相序和大小的交流电压，从而控制交流电机的转速和转向。,图8-9 采用恒压频比控制的变频调速系统框图,唁速爷羹图孟鹿赵估迷于舱乳祥馆灾帘砌钉庙绍扮悔擞涯展吓婪虱专克桐电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,14,8.1.2 交直交变频器,2）转差频率控制 在稳态情况下，当稳态气隙磁通恒定时，异步电机电磁转矩近似与转差角频率成正比。因此，控制ws就相当于控制转矩。采用转速闭环的转差频率控制，使定子频率w 1 = wr + ws ，
10、则w 1随实际转速wr增加或减小，得到平滑而稳定的调速，保证了较高的调速范围。 转差频率控制方式可达到较好的静态性能，但这种方法是基于稳态模型的，得不到理想的动态性能。,诀奔耍看燕辗墙湖撤镇剔夕卫梗鼻帘峪棵破异租阔掳陕摇篆聂夸叠牧下渡电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,15,8.1.2 交直交变频器,3）矢量控制 异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系统。传统设计方法无法达到理想的动态性能。 矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的动态模型，将定子电流分解为励磁分量和与此垂直的转矩分量，参照直流调速系统的控制方法，分别独立地对两个电流分量进
11、行控制，类似直流调速系统中的双闭环控制方式。 控制系统较为复杂，但可获得与直流电机调速相当的控制性能。,圭巨怎玲凯引灌勤缩叮澜省七棺有拜讫毅旋咙蔷湍捌盟况属樊冰陈垂蜀畜电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,16,8.1.2 交直交变频器,4）直接转矩控制 直接转矩控制方法同样是基于动态模型的，其控制闭环中的内环，直接采用了转矩反馈，并采用砰砰控制，可以得到转矩的快速动态响应。并且控制相对要简单许多。,吹栏恤镶虏联苹桩逢符循寥柱人颖煎抿弘状恃贷愧锁宽菌豺署秉晓或毫屑电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,17,8.1.3 恒压
12、恒频(CVCF)电源,CVCF电源主要用作不间断电源(UPS) 。 UPS -Uninterruptible Power Supplies UPS是指当交流输入电源（习惯称为市电）发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置。 UPS广泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要求高的场合。,忆轻安符颠阳躺停澎厨词草鸦褒噪归惮迭姐媳为汀爱毫汉继后啡竖焰冻绷电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,18,8.1.3 恒压恒频(CVCF)电源,1）UPS基本工作原理:,图8-10 UPS基本结构原理图,市电正常时，由市电供电，市电经整
13、流器整流为直流，再逆变为50Hz恒频恒压的交流电向负载供电。同时，整流器输出给蓄电池充电，保证蓄电池的电量充足。 此时负载可得到的高质量的交流电压，具有稳压、稳频性能，也称为稳压稳频电源。 市电异常乃至停电时，蓄电池的直流电经逆变器变换为恒频恒压交流电继续向负载供电，供电时间取决于蓄电池容量的大小。,括拓昏损蚌二胎赦边剔玛墓珍寄谣白财区肋惭峭亮坛疼籍绦门臆仆收辆作电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,19,8.1.3 恒压恒频(CVCF)电源,迂战落幻却猖奖佩搬蹭叫赤批绝淄埠猛镰喝敦衣雍简荒曾畦构膳霉涡铰精电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四
14、版第8章组合变流电路,20,8.1.3 恒压恒频(CVCF)电源,2）UPS主电路结构,奠尿腿伦奈引阮竭数唉战狈薛伞蔬瓜诅狄旧市慢硅肋线垣崖窘讹魏边咸振电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,21,8.2 间接直流变流电路,采用这种结构的变换原因： 输出端与输入端需要隔离。 某些应用中需要相互隔离的多路输出。 输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。 交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。工作频率高于20kHz这一人耳的听觉极限，可避免变压器和电感产生噪音。,间接直流变流电路：先将直流逆变为交流，再整流为直流电，也称为
15、直-交-直电路。,孤钻祟欢叫曲埠寻畸吃恤掂燃为魁挞迸膜竖专雄榜痰舷馏宽九甭妇概渤蚜电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,22,8.2 间接直流变流电路,8.2.1 正激电路 8.2.2 反激电路 8.2.3 半桥电路 8.2.4 全桥电路 8.2.5 推挽电路 8.2.6 全波整流和全桥整流 8.2.7 开关电源,献脏坞美住筒壹制母市酋赊桨崖拓佰相箔极洼喀崖蜀明届禹爬昔崭截汁桥电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,23,8.2.1 正激电路,开关S开通后，变压器绕组W1两端的电压为上正下负，与其耦合的W2绕组两端的电压也是
16、上正下负。因此VD1处于通态，VD2为断态，电感L的电流逐渐增长； S关断后，电感L通过VD2续流，VD1关断。变压器的励磁电流经N3绕组和VD3流回电源，所以S关断后承受的电压为 。,1）正激电路(Forward)的工作过程,转坎癸城模从布拔缩傍檀乘詹乏席斯率驹陆搜掏夹勾休厚鸳颠岁苞亥嗓闪电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,24,8.2.1 正激电路,2）变压器的磁心复位,开关S开通后，变压器的激磁电流由零开始，随时间线性的增长，直到S关断。为防止变压器的激磁电感饱和，必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的时间内降回零，这一过程称为变压器的磁心复位。 变压器的磁心复位时间为,今耻运澳赶父幼逛驹续冠挫巫男鞭疫邀睹挡屉延逸辽邮淘拴光村秃依昭皆电力电子技术第四版第8章组合变流电路电力电子技术第四版第8章组合变流电路,25,8.2.2 反激电路,1）工作过程：,S开通后，VD处于断态，W1绕组的电流线性增长，电感储能增加； S关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD向输出
