第二十五讲-资料.ppt

第二十五讲-资料
4、几种协调控制方式的比较
综上所述，在正弦波供电时，按不同规律实现电压－频率协调控制可得不同类型的机械特性。
①恒压频比（Us/ω1= Constant ）控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较行控制，电路也简单，效率高。
②输出电压波形虽是一系列的PWM波，但由于采用了恰当的PWM控制技术，正弦基波的比重较大，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高了系统的调速范围和稳态性能。
③逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态性能也得以提高。
④采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不受逆变输出电压大小的影响。
PWM变压变频器常用的功率开关器件有：P-MOSFET，IGBT，GTO和替代GTO的电压控制器件如IGCT、IEGT等。
受到开关器件额定电压和电流的限制，对于特大容量电机的变压变频调速仍只好采用半控型的晶闸管（SCR），并用可控整流器调压和六拍逆变器调频的交-直-交变压变频器，见图6-11 。
普通交-直-交变压变频器的基本结构
图6-11 可控整流器调压、六拍逆变器调频的交-直-交变压变频器
2、交-交变压变频器
交-交变压变频器的基本结构如下图所示，它只有一个变换环节，把恒压恒频（CVCF）的交流电源直接变换成VVVF输出，因此又称直接式变压变频器。
有时为了突出其变频功能，也称作周波变换器（Cycloconveter）
图6-12 交-交（直接）变压变频器
①交-交变压变频器的基本电路结构
常用的交-交变压变频器输出的每一相都是一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。也就是说，每一相都相当于一套直流可逆调速系统的反并联可逆线路（图6－13a）。
图6-13 交-交变压变频器每一相的可逆线路（a）电路结构
②交-交变压变频器的控制方式
A. 整半周控制方式
正、反两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压u0， u0的幅值决定于各组可控整流装置的控制角α，u0的频率决定于正、反两组整流装置的切换频率。如果控制角一直不变，则输出平均电压是方波，如图6-13 -b 所示。
图6-13 -b 方波型平均输出电压波形
B. α调制控制方式
要获得正弦波输出，就必须在每一组整流装置导通期间不断改变其控制角。
例如：在正向组导通的半个周期中，使控制角α由π/2（对应于平均电压u0=0）逐渐减小到0（对应于u0最大），然后再逐渐增加到π/2 （u0再变为0），如图6-14所示。
图6-14 交-交变压变频器的单相正弦波输 出电压波形
当α角按正弦规律变化时，半周中的平均输出电压即为图中虚线所示的正弦波。对反向组负半周的控制也是这样。
如果每组可控整流装置都用桥式电路，含6个晶闸管（当每一桥臂都是单管时），则三相可逆线路共需36个晶闸管，即使采用零式电路也须18个晶闸管。
因此，这样的交-交变压变频器虽然在结构上只有一个变换环节，省去了中间直流环节，看似简单，但所用的器件数量却很多，总体设备相当庞大。
不过这些设备都是直流调速系统中常用的可逆整流装置，在技术上和制造工艺上都很成熟，目前国内有些企业已有可靠的产品。
这类交-交变频器的其他缺点是：输入功率因数较低，谐波电流含量大，频谱复杂，因此须配置谐波滤波和无功补偿设备。其最高输出频率不超过电网频率的1/3~1/2，一般主要用于轧机主传动、球磨机、水泥回转窑等大容量、低转速的调速系统，供电给低速电机直接传动时，可以省去庞大的齿轮减速箱。
近年来又出现了一种采用全控型开关器件的矩阵式交-交变压变频器，类似于 PWM控制方式，输出电压和输入电流的低次谐波都较小，输入功率因数可调，能量可双向流动，以获得四象限运行，但当输出电压必须为正弦波时，。目前这类变压变频器尚处于开发阶段，其发展前景是很好的。
 电压源型和电流源型逆变 器
在交-直-交变压变频器中，按照中间直流环节直流电源性质的不同，逆变器可以分成电压源型和电流源型两类，两种类型的实际区别在于直流环节采用怎样的滤波器。下图绘出了电压源型和电流源型逆变器的示意图。
1、两种类型逆变器结构
图6－15 电压源型和电流源型逆变器示意图
①电压源型逆变器（Voltage Source Inverter--VSI）
直流环节采用大电容滤波，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，有时简称电压型逆变器。
②电流源型逆变器（Current Source Inverter-- CSI）
直流环节采用大电感滤波，直流