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变频器原理,三相交-交变频器专业知识一站普及

             在三相交-变频器中,每一相都是由正、负两组整流器组成的,并且共用同一交流输入电源,因此如果两组整流器同时导通,会产生短路现象,在组间形成很大的环流,烧损晶闸管及电源。为了抑制环流,交-交变频器可以分为有环流和无环流两种运行方式。有环流运行方式交-交变频器运行于有环流方式时,正、负两组整流器都可导通,一组处于整流状态时,另一组处于逆变状态,为了不使整流组与逆变组之间产生低频的大环流,正组整流输出的整流电压平均值,应等于负组输出的逆变电压平均值,为此必须使aN=p-aP,这样就平均值而言,两组整流器的输出电压大小相等,方向相反。虽然两组整流器输出电压的平均值大小相等、方向相反,但由于电压波形相反,两组输出电压的瞬时值不同,存在一定的电压差,如图1所示。

             除了aP=0°、aN=180°以外,其余状态电压差均不为零,当aP=60°、aN=120°时,电压的瞬时值之差大,所产生的环流也将大。(a)正组电压(b)负组电压(c)组间电压差(d)环流由于瞬时电压差在组间产生环流,因此在有环流运行方式中,为了限制环流的大小,在组间加入了环流电抗器,这样正、负组可以同时工作,负载电流自然转换,使正、负组输出电流平滑过渡。有环流运行方式的优点是正、负组整流器可以自动切换,使交交变频器的输出电流连续、平滑、无死区,系统动态性能高,稳定性好。而其缺点是增加了环流电抗器和环流,使装置的成本增加,损耗加大。无环流运行方式交-交变频器的另一种运行方式是无环流运行方式,其目的是为了取消环流电抗器,降低系统的成本及环流损耗。无环流运行方式的工作原理是当输出电流为正时,使正组整流器处于工作状态,而封锁负组整流器,即负组完全不导通。而当输出电流为负时,使负组整流器工作,封锁正组。每个整流器工作于整流还是逆变状态则由当时所需瞬时电压的正负决定。为了实现无环流运行方式,需要比较复杂的控制系统。首先需要对输出电流进行检测,判断其电流从正到负或从负到正的过零点,以便借此确定正、负组的门极信号从一组整流器转换到另一组的逻辑条件。这在负载电流断续的情况下,给控制系统带来困难,因为在一个输出半周内,会出现多次电流为零的情况,使真正的过零点检测发生困难。同时,由于电流的不连续,变频器的平均输出电压不象在电流连续导通时那样仅仅取决于整流角a的大小,而且整流电压还取决于负载电流断续的程度。

             因此交-交变频器的无环流运行方式的优点是无组间环流,系统成本低,损耗小。其缺点是需要检测负载电流的过零点,使控制电路复杂性增加,另外在控制失败时,还易造成两组整流器同时导通,在组间形成电源短路现象。另一缺点是由于输出电流中存在死区时间,使电压、电流波形产生畸变。

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