交直交变频器原理
定义：把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器。
构架：变频器可以分为四个主要部分。
1.整流部分：将工频电源转换成直流功率。
2.中间电路: a.将直流电压变换成直流电流；
b.使脉动的直流电压变得稳定平滑；
3.逆变部分：将直流功率转换成交流功率。
4.控制系统：将控制信号传送给整流部分、中间电路、逆
变部分，也接收来自各个部分的信号，实
现闭环控制。
整流原理：将单相或者三相交流电变成脉动直流电。1.工频电源：我国的工频电源是频率为50HZ的正弦交流电。
a.正弦交流电的表示方法
u=U m sin（ωt+?）；U m最大值ω角频率?初相位
b.表示正弦交流电的物理量
①周期、频率、角频率
ω=2πf=2π/T单位rad/s T=1/f=2π/ω单位s
②最大值、有效值、瞬时值
有效值：如果交流电和直流电分别通过同一电阻，两者在相同的时间内所消耗的电能相等（或所产生的焦耳热相同），则此直流电的数值就叫做交流电有效值的数值。
通常所说的交流电的电压、电流的值，如果没有特殊说明，都是指有效值，例如单相交流电压220伏，三相交流电压380伏；交流电工仪表测出的电压、电流值都是指有效值；交流电气设备铭牌上标注的电压、电流值也是指有效值。
③相位、初相位、相位差
u=U m sin（ωt+?）中，ωt+?就是电压的相位；?就是初相位，即t=0时的相位；同频交流电的相位差，就是初相之差。
2.单相桥式整流原理
单相桥式整流电路
a.当正弦交流电处于正半周时
b.当正弦交流电处于负半轴时
c.正弦交流电整个周期
无电容滤波，桥式整流电路中，输出的直流电压平均值是输入的正弦交流电压有效值的0.9倍；如果有大容量电容的滤波电路，空载情况下，输出的直流电压平均值就是输入的正弦交流电压有效值的1.41倍，接近正弦交流电压的最大值；有负载的条件下，输出的直流电压平均值就是输入的正
弦交流电压有效值的1.2倍（经验值）。
3.三相对称工频交流电源：三相对称工频交流电是由三相发
电机产生的频率相同、幅值相同、相位相差120度的三相对称正弦交流电。
4.三相桥式整流原理：根据优先导通原则，在每一瞬间，共
阴极组中电位最高的二极管导通；共阳极组中电位最低的二极管导通。
a.周期第一阶段
b.周期第二阶段
c.周期第三阶段
e.周期第五阶段
三相380V，则直流母线上的电压平均值为537伏左右。
滤波原理：从示波器观察整流电路输出的波形，其中含有较大的脉动成分，称为纹波。为了得到比较理想的直流电，需要滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分。直流电中脉动成分的大小用脉动系数来表示。
1.电感元件的特性：通直流阻交流，通低频阻高频
a.感抗：电感元件在电路中对交流电所起的阻碍作用。
b.感抗的计算：X L=WL=2πfL
W角频率f频率L电感量
2.电容元件的特性：通交流阻直流，通高频阻低频
a.容抗：电容元件在电路中对交流电所起的阻碍作用。
b.容抗的计算：X C=1/WC=1/2πfC
W角频率f频率C电容值
3.滤波电路：
逆变原理：将直流电转化为交流电的装置，在变频器中，逆变是通过IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变模块来实现。
1.单相逆变原理
2.单相逆变电路特点
3.三相逆变原理
a.三相逆变电路
c.各个桥臂开关管的导通时间
d.波形分析
电路各部分元器件实物图1.整流部分
2.滤波部分
3.逆变部分
交直交变频器 一变频器开发基础 三相交流异步电动机发明于1881年，一经问世，便以起结构简单，坚固，价格低廉二迅速的在电力拖动领域成为拖动系统中＂骄子＂。但正式由于其结构，在调速性能上使其失去欢颜。从异步电动机的转速公式n=60f/p(1-s) ，可知。除变频{f}调速以外，异步电机调速基本途径有：1改变极对数{p}。2改变转差率{s}。显然其调速缺点为调速范围低，工作效率下降，负载能力不一致，消耗电能多，机械特性较软，控制电路较复杂。科技的进步，社会的发展，要求生产机械对电动机进行无级调速满足工艺要求是多么的迫切。 随着20世纪60年代功率晶闸管{SCR}，70年代功率晶体管{GTR},可关断晶闸管{GTO}，80年代绝缘栅双极晶体管{IGBT}的相继开发，把变频器由希望，推广，发展到今天的普及阶段。 二变频器基本结构 目前应用的最广泛的是交直交变频器，其基本结构如图所示： 其工作过程是先将三相{或单相}不可调工频电源经过整流桥整流成直流电，再经过逆变桥把直流电逆变成频率任意可调的交流电，以实现无级调速。 逆变器的原理框图 三功率部分 交直交变频器的主电路如图所示，变频器调速过程中出现的许多现象都应通过主电路来进行分析,因此，熟悉主电路的结构，透彻了解各部分的原理，具有十分重要的意义。 1 交-直变换电路 ⑴图Ｉ（VD1-VD6）为交直变换全波整流电路，在中小容量变频器中，整流器件采用不可控整流二极管或二极管模块。(2)图中（CF1 CF2）为滤波电容器，由于交流电被整流出的直流电中会有交流含量，为了获取平稳的直流电而设置滤波电容。（3）因为电解电容器的电容量有较大的离散性，故电容器组CF1 和CF2的电容量常不能完全相等，这将导致各自压降不相等。为了使其压降相等，在CF1 CF2旁各并联一个阻值相等的均压电阻RC1和RC2。（4）（RH HL）为电源指示电路，除此之外HL也具有提示保护的作用，当变频器
实验四-单相交直交变频电路的性能研究
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北京信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交直交变频电路的性能研究 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） 姓名/学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期：2014-2015学年第一学期 实验四单相交直交变频电路的性能研究
一．实验目的 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。 二．实验内容 1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。 2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。 三．实验设备及仪器 1．电力电子及电气传动主控制屏。 2．NMCL-16组件。 3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。 4．双踪示波器。 5．万用表。 四．实验原理 单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。 本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和 IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。 五．实验方法 4 5 L1 G3VT3 3 E3 VT4 C G4 E2 图2—8 单相交直交变频电路 G11 E1 G2 2 VT1 VT2
单相交直交变频电路的性能研究 一、交直交变频器发展概况 变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。交—直—交变频器的中间直流环节采用大电感作储能元件，无功功率将由大电感来缓冲，它的一个突出优点是当电动机处于制动 (发电)状态时，只需改变网侧可控整流器的输出电压极性即可使回馈到直流侧的再生电能方便地回馈到交流电网，构成的调速系统具有四象限运行能力，可用于频繁加减速等对动态性能有要求的单机应用场合，在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义。 二、实验目的和要求 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用、工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、阻感负载时的工作情况及其波形作全面，并研究工作频率对电路工作波形的影响。 三、实验原理及波形 如下图所示，总体设计方案由整流电路、滤波、逆变电路等组成。市电经整流电路变直流电，直流电经滤波电路进行平滑滤波，再输入逆变电路，变为频率和电压均可调的交流电。 单相交直交变频电路由两部分组成，交流电源转化为直流是整流环节，选用了不可控的整流二极管电路，直流电源侧则选用电容和电感来滤波，能够获得比较平直的直流电压。这个环节结构相对简单、运行可靠，性能也符合设计的需求。直流转化为交流即是逆变部分，选用了单相桥式逆变电路，PWM控制，输出电压的大小及频率均可通过PWM控制进行调节。由于中间直流环节为电容滤波，因此选用电压型逆变电路。
电力电子技术 课程设计(论文) 单相交-直-交变频实验装置 院（系）名称电子与信息工程学院 专业班级 学号 学生 指导教师 起止时间：2014.12.15—2014.12.26
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程
摘要 随着科学技术的进步，电力电子技术取得了迅速的的发展，改变着我国工业的整体面貌，在现代化建设中发挥着越来越重要的作用。其中，单相交-直-交变频技术也得到了越来越多的重视。其在工业生产、生活娱乐和仪器应用等方面有着广泛的应用，其中目前应用最广泛的属于电网互联，将分布式发电技术发出的电变成负载可以使用的交流电或与大电网电压、频率相匹配的工频交流电。可见，研究交—直—交变频系统的基本工作原理和作用特性意义十分重大。 本次设计研究的单相交-直-交变频实验装置可分为主电路和控制电路两部分。其中，主电路包括整流电路、逆变电路和滤波电路三部分。整流电路采用不可控的二极管单相桥式整流电路；逆变电路采用IGBT组成的单相全桥逆变电路；滤波电路采用电容滤波，输出合适频率的正弦交流电。而控制电路由控制电路、驱动电路和保护电路组成。其中，控制电路以ICL8038为核心，生成两路PWM控制信号；驱动电路采用三菱公司生产的M57862L集成驱动器；用双D触发器CD4013构成保护电路。 根据以上电路组合设计，经过Multisim软件进行电路仿真，可以基本满足本次设计任务的要求，且电路比较可靠。 关键词：整流；逆变；IGBT；PWM控制
目录 第1章第1章绪论 (1) 1.1 电力电子技术发展概况 (1) 1.2 本文研究容 (1) 第2章单相交-直-交变频电路设计 (3) 2.1 单相交-直-交变频电路总体设计方案 (3) 2.1.1 方案论证与选择 (3) 2.1.2 整体方案框图 (3) 2.2 具体电路设计 (4) 2.2.1 整流电路设计 (4) 2.2.2 逆变电路设计 (6) 2.2.3 控制电路设计 (7) 2.2.4 驱动电路与保护电路设计 (10) 2.3 元器件型号选择 (11) 第3章课程设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
摘要 近些年来，随着现代电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。变频调速技术的迅速发展被越来越多的应用于电机控制领域中，是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，以及广泛的适用范围和调速时因转差功率不变而无附加能量损失等优点而被国内外公认为是最有发展前途的高效调速方式。所以，对交—直—交变频调速系统的基本工作原理和特性的研究是十分有积极意义的。 本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。以Matlab/Simulink为仿真工具，搭建交—直—交变频调速系统的仿真模型，并对仿真结果进行分析研究。通过仿真试验对该交—直—交变频调速系统的基本工作原理、工作特性及作用有更深的认识，也对谐波对于交—直—交变频调速系统的影响有了一定的了解。 第一章绪论 1.1 交流调速技术发展概况 在很长的一个历史时期内，直流调速系统以其所具有优良的静、动态性能指标垄断调速传动应用领域。但是随着生产技术的不断发展，直流电机的缺点逐步显示出来，由于机械式换向器的存在使直流电机的维护工作量增加并限制了电机容量、电压、电流和转速的上限值，加之故障率高、效率低、成本高、使用环境受限等缺点，使其在一些大容量的调速领域中无法应用。 而异步电动机特别是鼠笼异步电动机，容量、电压、电流和转速的上限，不像直流电动机那样受限制。而且异步电动机的转子绕组不需与其他电源相连，其
附件1： 基础强化训练 题目单相交直交变频电路性能研究 学院自动化学院 专业 班级 姓名 指导教师 2012 年7 月10 日
1 总体原理图 (4) 1.1方框图 (4) 1.2电路原理图 (4) 1.2.1 主回路电路原理图 (4) 1.2.2 整流电路 (4) 1.2.3 滤波电路 (5) 1.2.4 逆变电路 (6) 2 电路组成 (8) 2.1控制电路 (8) 2.2驱动电路 (9) 2.3主电路 (10) 3 仿真结果 (11) 3.1仿真环境 (11) 3.2仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置 (11) 3.3具体仿真结果 (14) 3.3.1仿真电路图 (14) 3.3.2整流滤波输出电压计算与仿真 (15) 3.3.3逆变输出电压计算与仿真 (16) 4 小结心得 (18) 5 参考文献 (19)
基础强化训练任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 单相交直交变频电路性能研究 初始条件： 输入为单相交流电源，有效值220V。 要求完成的主要任务: （1）掌握单相交直交变频电路的原理； （2）设计出系统结构图，并采用matlab对单相交流调压电路进行仿真； （3）采用protel设计出单相交直交变频电路主电路、驱动电路、控制电路 时间安排： 2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表 参考文献： [1]王兆安，刘进军.《电力电子技术》第5版.北京：机械工业 出版社，2011 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
1 总体原理图 1.1 方框图 图1 总体方框图 1.2 电路原理图 1.2.1 主回路电路原理图 图2 主回路原理图 如图所示，交直流变换电路为不可控整流电路，输入的交流电通过变压器和桥式整流电路转化为直流电，滤波电路用电感和电容滤波，逆变部分采用四只IGBT 管组成单项桥式逆变电路，采用双极性调制方式，输出经LC 低通滤波器滤波，滤除高次谐波，得到频率可调的交流电输出。 1.2.2 整流电路 整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成，滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分，变压器设置与否视具体情况而定。 变压器的作用是实现交
北京信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交直交变频电路的性能研究 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） 姓名/学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期：2014-2015学年第一学期 实验四单相交直交变频电路的性能研究
一．实验目的 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。 二．实验内容 1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。 2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。 三．实验设备及仪器 1．电力电子及电气传动主控制屏。 2．NMCL-16组件。 3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。 4．双踪示波器。 5．万用表。 四．实验原理 单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。 本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和 IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。 五．实验方法 图2—8 单相交直交变频电路
电力电子技术课程设计 - 1 - 综述 交-直-交变频器由主要由AC-DC、DC-AC两类基本电路组成，先通过AC-DC整流电路将交流电转换为直流电，经过滤波等处理后，再通过DC-AC逆变电路，将直流电转换为交流电。整流电路采用三相全控桥整流，输出的整流电压脉动小、易于滤波；经过滤波处理后的直流电进入逆变电路，逆变电路采用PWM控制电压式逆变电路，通过PWM技术控制逆变电路中IGBT的通断时间，实现对输出交流电的控制，以更好的满足电机对供电电源的要求。 主电路的驱动与控制，主要是对各部分开关器件的控制，即对晶闸管和IGBT的驱动与控制。晶闸管是半控型器件，门极收到脉冲触发才能够导通，IGBT是全控型器件，门极电压触发导通，由芯片控制生成的PWM信号给IGBT触发信号，控制IGBT的通断，从而实现对主电路的精确控制。 交-直-交变频器的设计 - 2 - 1 主回路单元电路分析与设计 1.1 变频器概述 交-直-交变频器是由AC-DC、DC-AC两种基本变流电路组成，先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，因此，此类电路又称为间接交流变流电路。 交-直-交变频器与普通交-交变频器相比，最主要的优点是输出频率不再受输入电源频率的制约。国内应用的低压变频器几乎全是电压源型，中间直流是用电容平波，整流后面可加电容滤波，再经过逆变输出理想交流电压，可以做交流电机的电压源。 1.2 整流部分 整流电路AD-DC的作用是将交流电变为直流电。按组成器件可以分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可以分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数可以分为单相电路和三相电路。三相整流电路输出直流电压脉动较小，易于滤波处理，故采用三相整流电路。常用的三相整流电路有三相半波可控整流电路与三相桥式全控整流电路。 1.2.1 三相半波可控整流电路
交流变频和直流变频的区别 由于现在很多厂家都打出直流变频空调，但在直流电里是没有频率的，那他们有什么区别: 1：交流变频:实际上是一个三相交流电机,通过改变频率来改变转速，供电频率高，压缩机转速快，空调器制冷（热）量就大；而当供电频率较低时，空调器制冷（热）量就小。 2：直流变频:是在压机三端中每2端轮流通上直流电(+ -)即在某时刻:V:+ U:- W:则为检测线,好为下次通"+"电端做判断,所以压机始终只有两相是有电的,其通过改变输出直流电压来改变转速，工作频率范围比交流变频的广。 直流变速采用直流电机，交流变频使用交流电机。 直流电机只有一个线圈耗电，而交流变频有两个线圈耗电,所以直流变速相对交流变频更加节能省电。 结论：直流变速空调运行更稳定，更高效 3：定频空调的压缩机转速本不变，它不能大幅度地调节制冷量，而是通过频繁开启关闭压缩机的方式来调节房间温度高低。 变频空调可在短时间内达到设定温度，然后空调比较低的频率运转，就可以维持室内设定温度，这保证了空调的均匀制冷，避免了室温剧烈变化所引起的不适感。 变频空调启动时电压较小，可在低电压和低温度条件下启动 4、180度矢量变频技术即无位置传感器三相矢量变频技术。 5、直流变转速空调系统电控框图
直流变频空调器的工作原理! 1:综述 电源220V交流电压经转换器变换为直流。逆变器主要功能为实现换向，把直流电压转换成任意频率的有效值相当于三相交流电的脉冲电压信号;其最常见的结构形式是六个半导体开关元件组成的三相桥式电路(大功率模块)。逆变器的负荷为压缩机中的异步电动机，变频空调器按照负荷是交流变频压缩机还是直流变频压缩机而分为交流变频与直流变频两大类。交流变频中逆变器的输出电压方式一般采用是不等宽度PWM调制方式，而直流变频中逆变器的输出电压方式一般采用是等宽度PWM 调制方式。目前PAM (Pulse Amplitude Modulation脉冲幅值调制方式)以其独特的优越性而被用于直流变频空调器的压缩机输入电压的调制中。 2:大功率模块 有刷直流电动机中，当转子(单线圈)磁场转到与定子(永磁体)磁场平行后，若转子再越过此位置，而直流电源不改变流向，即线圈中的电流方向不改变的话，那么根据右手定则此时线圈受力将使之向原方向反转。因此，需有炭刷来改变线圈中电流的流向，使转子能继续旋转下去。 在压缩机中，由于汽缸中充满了氟利昂蒸汽，不能采用会产生火花的有刷直流电机，因此必须采用通过电子回路实现换向的无刷直流电机。 3:直流压缩机电机的基本原理 直流压缩机的电机的转子为永磁体。典型的永磁体结构有弧形、逆弧形、V形、X形等；不同的排列，磁力线的集中度不一样，它直接影响电动机的效率。定子同交流压缩机电机为漆包线绕制而成。首先大功率模块根据转子的旋转位置切换定子绕组的通电电流，始终保证转子N极对面的定子绕组导体内的电流流向为一个方向，如；而转子S极对面的定子绕组导体内的电流流向为另一个方向，导体的磁场根据右螺旋法则叠加后在定、转子间产生一个垂直向上的方向磁场，而、 c导体磁场叠加后产生一个水平向右的磁场，二者再叠加的磁场ΦZ1方向. 正好与转子磁场Φd1互相垂直，于是便会产生逆时针方句的电磁转矩，推动转子向逆时针方向旋转。右下180°的原理一样。 ※右螺旋法则：用右于握住导体，使大拇指方向为电流方向则其余四指的方向便是磁场的方向(磁力线的方向)。 4:转子位置检测回路 直流电动机转子位置检测手段通常有磁敏式(霍尔元件)、光电式、电磁感应式、电磁谐振式等。用
第六章 交流异步电动机变压变频调速系统 本章主要问题： 1． 在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？ 2． 交-直-交电压源型变频器调压、调频的有哪几种电路结构,并说明各种电压结构的优缺点。 3． SPWM 控制的思想是什么? 4． 什么是1800导通型变频器？什么是1200导通型变频器？ 5． 电压、频率协调控制有几种控制方式，各有哪些特点？ 6． 在转速开环恒压频比控制系统中，绝对值单元GAB 的作用？函数发生器GFC 的作用？如 何控制转速正反转。 7． 总结恒11 ωU 、恒1ωg E 、恒1ωr E 三种控制方式的特点。 ———————————————————————————————————————— §6-1 交流调速的基本类型 要求：掌握交流调速哪几种基本类型有以及各种调速方法的特点。 目的：能根据不同应用场合选择出相应的调速方式。 重点、难点：变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 主要内容（交流调速的基本类型、变频调速的基本要求） 思考： 1. 交流异步电动机调速的方式有哪几种？并写出各方式的优缺点？ 2. 在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？ 教学设计：交流调速的基本类型采用多媒体课件讲授，用大量的实例，说明几种类型的应用场合。 复习感应电动机转速表达式： )1(60)1(1 0s n f s n n p -= -= 异步电动机调速方法：?? ?? ??? ?????? ? ??型变频调速：绕线式、笼：绕线式串级调速（转差电压）电磁转差离合器调转子电阻：绕线式、调压（定子电压）变转差率调速变极调速：笼型异步机异步电动机 §6-2 变频调速的构成及基本要求 目的、教学要求：掌握变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 重点、难点：变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 主要内容（变频调速的基本要求）
单相交直交变频电路的性能研究 一．实验目的 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。 二．实验内容 1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。 2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。 三．实验设备及仪器 1．电力电子及电气传动主控制屏。 2．NMCL-16组件。 3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。 4．双踪示波器。 5．万用表。 四．实验原理 单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。 本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和 IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。 五．实验方法 图2—8 单相交直交变频电路
1．SPWM 波形的观察 （1）观察正弦波发生电路输出的正弦信号Ur 波形（“2”端与“地”端），改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。 （2）观察三角形载波Uc 的波形（“1”端与“地”端），测出其频率，并观察Uc 和U 2的对应关系： （3）观察经过三角 波和正弦波比较后得到的SPWM 波形（“3”端与“地”端），并比较“3”端和“4”端的相位关系。 （4）观察对VT 1、VT 2进行控制的SPWM 信号（“5”端与“地”端）和对VT 3、VT 4进行控制的SPWM 信号(“6”端与“地”端)，仔细观察“5”端信号和“6”端防号之间的互锁延迟时间。 2．驱动信号观察 在主电路不接通电源情况下，S 3扭子开关打向“OFF”，分别将“SPWM 波形发生”的G 1、E 1、G 2、E 2、G 3、E 3、G 4和“单相交直交变频电路”的对应端相连。经检查接线正确后，S3扭子开关打向“ON”，对比VTI 和VT2的驱动信号，VT3和VT4的驱动信号，仔细观察同一相上、下两管驱动信号的波形，幅值以及互锁延迟时间。 3．S 3扭子开关打向“OFF”，分别将“主电源2”的输出端“1”和“单相交直交变频电路”的“1”端相连， “主电源2”的输出端“2”和“单相交直交变频电路”的“2”端相连，将“单相交直交变频电路”的“4”、“5”端分别串联MEL-03电阻箱 （将一组900Ω/0.41A 并联，然后顺时针旋转调至阻值最大约450Ω） 和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。将经检查无误后，S 3扭子开关打向“ON”，合上主电源（调节负载电阻阻值使输出负载电压波形达到最佳值，电阻负载阻值在90Ω~360Ω时波形最好）。 4．当负载为电阻时，观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。在正弦波Ur 的频率可调范围内，改变Ur 的频率多组，记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。 5．当负载为电阻电感时，观察负载电压和负载电流的波形。 六．注意事项 1．“输出端”不允许开路，同时最大电流不允许超过“1A”。 2．注意电源要使用“主电源2”的“15V”电压其他同“直流斩波”电路相同。 七．实验报告 图2--9 SPWM 波形发生
1交直交电压型变频器，此类变频器价格比较贵，另外技术上存在二大问题，一是存在中间整流滤波环节，故效率比较低，二是当电动机处于发电状态能量返回电网困难，通常是接通电阻回路把能量消耗掉，这样一方面增大设备的体积，另一方面能量未得到利用，是极大的浪费，为了使能量能得到利用，可增加有源逆变电路，但这又增加成本和电路的复杂性。 交交变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源，其优点是效率高，能量可以方便返回电网，其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2，否则输出波形太差，电机产生抖动，不能工作。故交交变频器至今局限低转速调速场合，因而大大限制了它的使用范围。 2交- 交变频技术 交-交变频器采用晶闸管自然换流方式，工作稳定，可靠，适合作为双馈电机转子绕组的变频器电源，交交变频的最高输出频率是电网频率的1/3-1/2，在大功率低频范围有很大的优势。交交变频没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。虽然交交变频双馈系统得到了普遍的应用，但因其功率因数低，高次谐波多，输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了一定的限制。 矩阵式变频器是一种交交直接变频器，由九个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。矩阵变换器没有中间直流环节，输出由三个电平组成，谐波含量比较小；其功率电路简单、紧凑，并可输出频率、幅值及相位可控的正弦负载电压；矩阵变换器的输入功率因数可控，可在四象限工作。虽然矩阵变换器有很多优点，但是在其换流过程中不允许存在两个开关同时导通的或者关断的现象，实现起来比较困难。矩阵变换器最大输出电压能力低，器件承受电压高也是此类变换器一个很大缺点。应用在风力发电中，由于矩阵变换器的输入输出不解耦，即无论是负载还是电源侧的不对称都会影响到另一侧。另外，矩阵变换器的输入端必须接滤波电容，虽然其电容的容量比交直交的中间储能电容小，但由于它们是交流电容，要承受开关频率的交流电流，其体积并不小。
附件1： 学号：012101135032 7 基础强化训练 题目单相交直交变频电路性能研究学院自动化学院 专业 班级 姓名 指导教师 2012 年7 月10 日
1 总体原理图 (4) 1.1方框图 (4) 1.2电路原理图 (4) 1.2.1 主回路电路原理图 (4) 1.2.2 整流电路 (5) 1.2.3 滤波电路 (6) 1.2.4 逆变电路 (7) 2 电路组成 (9) 2.1控制电路 (9) 2.2驱动电路 (10) 2.3主电路 (11) 3 仿真结果 (12) 3.1仿真环境 (12) 3.2仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置 (12) 3.3具体仿真结果 (16)
3.3.1仿真电路图 (16) 3.3.2整流滤波输出电压计算与仿真 (17) 3.3.3逆变输出电压计算与仿真 (18) 4 小结心得 (20) 5 参考文献 (21) 基础强化训练任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 单相交直交变频电路性能研究 初始条件： 输入为单相交流电源，有效值220V。 要求完成的主要任务: （1）掌握单相交直交变频电路的原理； （2）设计出系统结构图，并采用matlab对单相交流调压电路进行仿真； （3）采用protel设计出单相交直交变频电路主电路、驱动电路、控制电路 时间安排： 2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表
参考文献： [1]王兆安，刘进军.《电力电子技术》第5版.北京：机械工业出 版社，2011 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 1 总体原理图 1.1 方框图 图1 总体方框图 1.2 电路原理图 1.2.1 主回路电路原理图
河南机电高等专科学校课程设计报告书 课程名称：电力电子应用技术 课题名称：交直交变频调速系统 系部名称：自动控制系 专业班级：电气自动化技术093 姓名： 学号：
目录 一、电路原理图及波形图 二、系统的工作原理 三、观察现象并分析 四、心得体会 五、参考文献
一电路原理图 主电路 控制电路 SPWM正弦脉宽调制控制电路 波形图 用示波器测三角发生器处的波形
X Y U/V 4 4 0--2.850μs 80μs wt 可看出三角波并不是规则的波形，周期是80μs，而上下的幅值却是不一样的。 用示波器测2、3、4处的波形如下： 5010015020050100150200 10ms 20ms 30ms 40ms 1830--------183--X Y U 可以看出，2,3，4处的波形是幅值电压183V ，周期20ms ，相差120度正弦波形。 用示波器测6,7,8处的波形如下：
60120U/V Y X 40Hz 20Hz Wt 可以看出，6,7,8处得波形是幅值为120V ，周期40Hz ，等幅不等宽的脉冲波形。 二 系统的工作原理 1.主电路工作原理 由主电路原理图可知，交直交变频调速系统一般分为整流电路，滤波电路,控制电路，逆变电路。●整流电路 整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块●滤波电路 在交流电源转换直流电源后，电路会有电压波动，为抑制电压的波动，采用简单的电容滤波。●逆变电路 逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压装换为所要频率的交流电压。 2.控制电路的工作原理 脉宽调制技术简称PWM ，PWM 控制技术就是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度或周期来控制输出电压的一种控制技术。PWM 常用于电压型逆变器，它可以消除或减小低次谐波，滤波器的体积可减小，有利于小型化和降低成本，这个控制电路采用的是常用的正弦波脉宽调制技术（SPWM ）。正弦波脉宽调制分单极性和双极性脉宽调制，它使每一个输出 矩形波的面积与对应的正弦波电压的面积呈正比，获得等幅不等宽的正负脉冲列，这样的逆变器输出的电压波形就与正弦基波电压接近。 正弦基波电压作为调制电压，对它要进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时通过比较两者之间的电压大小来控制逆变器开关的通断，从而得到一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（SPWM ）。 当操作指令发出后，电压矢量发生器和V/f 函数电路同时工作发出波形，两者经过幅值控制电路后，变成幅值可以调制的正弦波形，正弦波形在与三角波发生器发出的三角波相交后，经过调制电路，输出的电压波形为等幅不等宽的脉冲列，其特点是中间脉冲宽，两边的脉冲窄，这样的脉冲列信号比较弱，经
电力电子技术课程设计 设计内容与设计要求 一．设计内容： 1．电路功能： 1）将恒频恒压的交流电经过交直交变频电路变成电压和频率可调的交流电，用于实现电机的变频调速。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：整流电路、逆变电路。控制电路主要环节：速度控制电路、电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 2. 系统总体方案确定 3. 主电路设计与分析 1）确定主电路方案 2）主电路元器件的选择 3）主电路保护环节设计 4. 控制电路设计与分析 1）检测电路设计 2）功能单元电路设计 3）触发电路设计 二．设计要求： 1．要求输出交流电电压频率可调。 2．用芯片(MC3PHAC、SA868、SLE4520、HEEF4752)产生PWM脉冲。3．设计思路清晰，给出整体设计框图； 4．单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 5．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。
马潇然：交-直-交变频器的设计6．绘制总电路图 7．写出设计报告； 主要设计条件 1．设计依据主要参数 1）输入输出电压：输入（AC）+380V、220V（AC）2）输出电流：2A 3）效率：≥0.8 4）电机型号： 2. 可提供仿真条件 说明书格式 1．课程设计封面； 2．任务书； 3．说明书目录； 4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；5．单元电路设计（各单元电路图）； 6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。 7．总结与体会； 8．附录（完整的总电路图）； 9．参考文献； 10．课程设计成绩评分表
交-直-交变频器的工作原理是什么啊？ 悬赏分：0 |解决时间：2008-7-7 12:57 |提问者：287365311 最佳答案 引言 宝钢2050热轧厂是1989年投产的，原设计以直流机为主。随着交流变频和交流机的大幅度使用。为了适应新时期用户的对产品产量的更高要求，我们对现场设备进行了改造。将以前的直流传动改造成交流传动，这种改造从卷取区的卷取机改造开始。先后对1#、2#、3#卷取机传动控制系统进行了交流化改造。下面以2#卷取机为例，将卷取机传动系统改造的情况作一介绍。2#卷取机传动系统采用了带公用整流器结构，如图1所示。各电机用的逆变装置分挂在整流器上，包括一台卷筒电机，两台夹送辊电机和三台助卷辊电机。其中:卷筒电机采用同步电机，夹送辊和助卷辊采用异步机，电机由西门子典型的矢量控制的交-直-交变频器系统供电，卷筒励磁由SD进行调节控制。电机带有脉冲编码器，调速性能优良，空载时速度环静态精度为0.01%，速度调节时间小于100ms，电流环调节时间小于10ms。 字串9 图1 系统结构图 2 传动系统结构 2.1 整流/回馈部分 整流单元使用的功率元件为晶闸管，进线的交流电压通过整流向连接逆变器的直流电压母线提供电动状态能量并构成多电机传动系统。整流单元由4000kVA 6kV/650V整流变压器供电，带有自耦变压器和6脉冲整流/回馈单元，产生890V 直流母线电压。卷筒、夹送辊和助卷辊电机的逆变装置就挂在这个直流母线上，没有设直流开关及断路器。曾经考虑使用直流快开作为直流母线短路保护，由于一般情况下，电机或逆变器短路保护在逆变器内部可以实现。而纯粹的直流母线短路现象几乎难以发生，如果配以快开，每年需要维护，而且维护量很大，故没有采取这种短路保护。 以上控制方式称做共用直流母线的多电机传动控制方式，它具有以下显著的特点: (1) 采用共用直流母线和共用制动单元, 可以减少整流器和制动单元的配置，结构简单合理们; (2) 共用直流母线的中间直流电压恒定, 电容并联储能容量大;
交/直交变频器整流单元原理 事实是存在不需要整流单元的，就是所谓的交-交变频器。但是市场上绝大部分都是交/直交变频器，也就是含有整流单元的，这完全是技术和市场竞争到一定程度形成的格局，交直交变频器生产起来价格更低，使用起来更加可靠成熟，所以大家都使用它。实际上这点也是符合人类科学研究的一些规律的，比如我们的声音，现在都要经过数字化，变成简单的0-1代码，然后传输到远方，再变成真实的声音。因为简单的东西容易量化和处理，所以我们都会把复杂的曲线线性化，然后再用线性化的东西去逼近模拟复杂的实际环节。 交/直交变频器，是先把交流电变成直流，然后再通过IGBT斩波的方式逆变成交流，斩波时候处理输入的直流电比较容易了，因为它是直线的，从微积分的道理来看，只要分成够小的很多方块，累积起来作用效果和正弦波是一样的，而IGBT这些器件，本身只能开和关，所以处理方块的信号比较适合了。所以先把交流变成了直流，看起来多了一道工序，实际上“磨刀不误砍柴工”，反正容易很多。另外整流模块，这些属于比较传统成熟的器件，价格相对便宜了，只是体积大了一点而已。 交/直交变频器比较常见，由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。整流器为三相桥式不控整流器或大功率晶体管组成的全控整流器，逆变器是大功率晶体管组成的三相桥式电路，其作用正好与整流器相反，它是将恒定的直流电交换为可调电压，可调频率的交流电。中间滤波环节是用或电抗器对整流后的电压或电流进行滤波，交直交变频器按中间直流滤波环节的不同，又可以分为电压型和电流型两种，由于控制方法和硬件设计等各种因素，电压型逆变器应用比较广泛，它在工业自动化领域的变频器（采用变压变频VVVF控制等）和IT、供电领域的不间断（即UPS,采用恒压恒频CVCF 控制）都有应用。
《电力电子》课程设计说明书单相交—直—交变频装置设计 学院：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师：职称/学位 专业： 班级： 学号： 完成时间：2015年6月
湖南工学院电力电子课程设计课题任务书 学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化专业\自动化专业
随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，单相交直交变频系统得到了迅速发展，其显著的变频能力，宽泛的应用范围，完善的保护功能，以及易于实现的变频功能，得到了广大用户的认可，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利。近年来以燃料电池发电技术发展迅速。但是分布式发电技术发出发出的电都不是与电网供电系统相同的交流电，无法与大电网联网或者直接供给普通负载使用，都需要变频装置将其变换成负载可以使用的交流电或者与大电网电压、频率相匹配的公频交流电。因此，研究交—直—交变频系统的基本工作原理和作用特性意义十分重大。 本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。使用Matlab搭建交—直—交变频系统的仿真模型，通过试验对该交—直—交变频系统的基本工作原理、工作特性及作用有更深的认识，也对谐波对于交—直—交变频系统的影响有了一定的了解。 关键词：电网；变频；整流；逆变；谐波；仿真
1 绪论 (1) 1.1电力电子技术概况....................... 错误！未定义书签。 1.2课程设计任务 (1) 1.3课程设计内容 (1) 2 单相交—直—交变频装置设计 (2) 2.1单相交—直—交变频电路总体设计方案 (2) 2.2具体电路设计 (2) 2.2.1 主电路设计 (2) 2.2.2 驱动电路设计 (4) 2.2.3 4013芯片原理 (5) 2.2.4 控制电路设计 (5) 2.3元器件型号选择 (6) 3 仿真结果 (8) 3.1 仿真环境 (8) 3.2 仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置 (8) 3.3 具体仿真结果 (11) 3.3.1 仿真电路图 (11) 3.3.2 整流滤波输出电压计算域仿真 (11) 3.3.3 逆变输出电压计算与仿真 (12) 总结 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17)
关于交直交电力电子变频器 谐波分析综述 前言 国际上公认的谐波含义为：“谐波（harmonics）是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。由于谐波频率是基波频率的整数倍数，我们也常称它为高次谐波，谐波次数用 h表示。变频器分为交-交和交-直-交两种方式。交-交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器。而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电转换成频率、电压均可控制的交流电，它又称为间接式变频器。 谐波研究的重要意义:非线性负载产生的谐波会对电力系统会造成大的危害：谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。 谐波研究现状:现代电力系统中，各种非线性、冲击性、波动性负载大量增加，这些负载带来的谐波畸变是影响电能质量的一个重要因素。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。到了50年代和60 年代，由于高压直流输电技术的发展，相关学者发表了有关变流器引起电力系统谐波的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日益严重，世界各国都对谐波问题予以充分的关注。国际上召开多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的相关标准和规定。我国对谐波问题的研究起步较晚，同国外先进技术水平相比较仍存在较大差距。 谐波污染对电力系统的危害严重性主要表现在： (1) 谐波对供电线路产生了附加谐波损耗。由于集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提高，造成电能的浪费; 由于中性线正常时流过电流很小，故其导线较细，当大量的 3 次谐波电流流过中性线时，会使导线过热、绝缘老化、寿命缩短、损坏甚至发生火灾。 ( 2) 谐波影响各种电气设备的正常工作。对发电机的影响除产生附加功率损耗、发热、机械振动和噪声和过电压; 对断路器，当电流波形过零点时，由于谐波的存在可能造成高的di/dt，这将使开断困难，并且延长故障电流的切除时间。 (3) 谐波使电网中的电容器产生谐振。工频下，系统装设的各种用途的电容器其电路比系统中的感抗要大得多，不会产生谐振，但谐波频率时，感抗值成倍增加而容抗值成倍减少，这就有可能出现谐振，谐振将放大谐波电流，导致电容器等设备被烧毁。 (4) 谐波引起公用电网局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述危害大大增加，甚至引起严重事故。 (5) 谐波将使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差; 谐波对其他系统及电力用户危害也很大，如对附近的通信系统产生干扰，轻者出现噪声，降低通信质量，重者丢失信息，使通信系统无法正常工作; 影响电子设备工作精度，使精密机械加工的产品质量降低;设备寿命缩短，家用电器工况变坏等。 主要研究内容：