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变频器的六脉波方波逆变器

提示:

交-直-交变频器中的逆变器一般接成三相桥式电路,组成三相交流变频电源,图6-1所示为由电力电子开关S1~S6组成的三相逆变器主电路,电力电子开关可以是晶闸管,也可以是其他全控器件。在一个周期中,控制各个开关轮流导通和关断,使输出端A、B、C获得三相交流电压,改变开关导通和关断时间,则可得到不同的输出频率。三相

    --交变频器中的逆变器一般接成三相桥式电路,组成三相交流变频电源,图6-1所示为由电力电子开关S1S6组成的三相逆变器主电路,电力电子开关可以是晶闸管,也可以是其他全控器件。在一个周期中,控制各个开关轮流导通和关断,使输出端ABC获得三相交流电压,改变开关导通和关断时间,则可得到不同的输出频率。三相桥式逆变器有180°导通型和120°导通型两种工作方式。

三相逆变器主电路

    6-1    三相逆变器主电路

    1180°导通型逆变器

    逆变桥的同-桥臂上下两个开关之间互相换相的逆变器称为180°导通型逆变器。例如,A相当S4导通时,S1应关断,而当S1导通时又关断S4,这时每个开关在一个周期中的导通区间是180°,其他各相均如此。设计逆变器时应保证6个开关的导通顺序为S1S2S3→…→S6,为使输出三相交流电压的相序、相位正确,S1S3S5间相位差120°,S1S4S3S6间相位差180°,依此类推。图6-2(a)绘出180°导通型的开关导通波形和输出电压波形。设负载为星形连接,若以中性点O点为参考电位,则开关S1S2S3…顺次导通的区间为①②③…⑥。其在不同导通区的相电压可通过图6-3(a)所示的等值电路求得。

三相逆变器电压波形

    6-2    三相逆变器电压波形

三相逆变器中各区间的等值电路

    6-3    三相逆变器中各区间的等值电路

    例如,在区间①中,S1S6S5导通,uAO=uCO=1/3 UduBO=2/3 Ud;在区间②中,S1S6S2导通,uAO=2/3 UduBO=uCO=1/3 Ud;在区间③中S1S3S2导通,uAO=uBO=1/3 UduCO= - 2/3 Ud;区间④至⑥与上面区间情况基本相同,只是电源极性相反,从而可画出相电压波形uAOuBOuCO为梯形波。线电压波形可按uAB=uAO - uBOuBC = UBO - uCOuCA =uCO - uAO求得为一矩形波。从图6-3(a)波形图中,可以容易地求出电压有效值:

    (6-1)

    (6-2)

    设直流电压Ud400V,则

    UAB=0.817×400=327 (V)

    UAO=0.471×400=188 (V)

    2120°导通型逆变器

    如图6-2(b)所示120°导通型逆变器开关的导通顺序仍是S1S2S3,…,S6,时间间隔为60°,但每只开关的导通时间为120°,任意瞬间只有两个开关同时导通,它们的换流在相邻相桥臂中进行。这种120°导通型逆变器的优点是换流安全,因为在同一桥臂上两只开关的导通问隔有固定的60°,但缺点是输出电压较低。这可从图6-3(b)所示的等值电路分析中得到证明,其相电压波形为矩形波,幅值为1/2 Ud;线电压为梯形波,幅值为Ud

    从电压波形图可求出电压有效值为

    (6-3)

    (6-4)

    由上面给出180°或120°六脉波方式下输出电压波形来看,其谐波成分较大,会使电动机发热加剧且转矩脉动大,特别是低速时,会影响电动机转速的平稳。

    改善波形的办法有两种:一种是由几台方波逆变器以一定相位差进行多重化连接;另一种是采用PWM控制方式。日前通用变频器尢一例外地采用后一种方式。

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