变频器原理与应用第3版教案第4章交-交变频技术.docx

章节课题第4章交-交变频技术课时2教学目的1 .掌握单相交-交变频器的原理。2 .了解三相输出交-交变频电路。重点难点重点：单相交-交变频器的原理难点：单相交-交变频器的原理教学方法联系实际，让学生学习掌握交交变频技术原理。尽可能达到好的教学效果。教具习题4-1；习题4-2；习题4-5课后小结交-交变频就是把电网频率的交流电变换成可调频率的交流电，此类变频器能量转换效率较高，多应用于大功率的三相异步电动机和同步电动机的低速变频调速。但由于交-交变频输出频率低（一般为电网频率的1312）和功率因数低，使其应用受到限制。1. 1单相输出交-交变频电路4. 2三相输出交-交变频电路5. 3矩形波交-交变频知识目标：1. 掌握单相输出交-交变频电路的原理。2. 了解三相输出交-交变频电路的主要连接方式。3. 了解矩形波交-交变频的原理。技能目标：熟悉交-交变频的应用。教学内容4. 1单相输出交-交变频电路4.1.1 电路组成及基本工作原理单相交-交变频器的原理框图如图4-1所示。电路由P（正）组和N（负）组反并联的晶闸管变流电路构成，两组变流电路接在同一交流电源，Z为负载。两组变流器都是相控电路，P组工作时，负载电流自上而下，设为正向；N组工作时，负载电流自下而上，为负向。让两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电，如图4-2所示。4.1.2 感阻性负载时的相控调制如果把交-交变频电路理想化，忽略变流电路换相时输出电压的脉动分量，就可以把电路等效为图4-4a所示的正弦波交流电源和二极管的串联。其中交流电源表示变流电路可输出交流正弦电压，二极管体现了变流电路只允许电流单方向流过。假设负载阻抗角为9,即输出电流滞后输出电压e角。另外，两组变流电路在工作时采取无环流工作方式,即一组变流电路工作时,封锁另一组变流电路的触发脉冲。图4-4b给出了一个周期内负载电压、电流波形及正负两组变流电路的电压、电流波形。4.1 .3输入输出特性1 .输出上限频率输出上限频率不高于电网频率的1/31/2。电网为50HZ时，交-交变频电路的输出上限频率约为20Hz。2 .输入功率因数教 学 内 容交-交变频电路采用的是相位控制方式，因此其输入电流的相位总是滞后于输入电压，需要电网提供无功功率。从图4-3可以看出，在输出电压的一个周期内，Q角是以90°为中心而前后变化的。输出电压比越小，半周期内Q的平均值越靠近90°,位移因数越低。另外，负载的功率因数越低，输入功率因数也越低。而且不论负载功率因数是滞后还是超前的，输入的无功电流总是滞后的。交-交变频器的特点为：1）因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高。2）由于其交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入交流电源的频率低得多，输出波形较好。3）由于变频器按电网电压过零自然换相，故可采用普通晶闸管。4）因受电网频率限制，通常输出电压的频率较低，为电网频率的三分之一左右。5）功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。鉴于以上特点，交-交变频器特别适合于大容量的低速传动，在轧钢、水泥、牵引等方面应用广泛。4.2 三相输出交-交变频电路三相输出交-交变频电路主要应用于大功率交流电机调速系统，三相输出交-交变频电路是由三组输出电压相位各差120°的单相交-交变频电路组成的，所以其控制原理与单相交-交变频电路相同。4.3 2.1公共交流母线进线方式图4-6是公共交流母线进线方式的三相交交变频电路简图。4.4 .1公共交流母线进线方式图4-6是公共交流母线进线方式的三相交-交变频电路简图。它由三组彼此独立教的、输出电压相位相互错开120。的单相交.交变频电路构成，它们的电源进线接在学公共的交流母线上。内4.2.2输出星形联结方式容图4-7是输出星形联结方式的三相交-交变频电路原理图。三组单相交-交变频电路的输出端是星形联结，电动机的三个绕组也是星形联结，电动机的中性点和变频器的中性点接在一起，电动机要引出六根线。因为三组单相交-交变频电路的输出端联接在一起，其电源进线就必须隔离，因此三组单相交-交变频电路分别用三个变压器供电。