直接變頻電路電路應(yīng)用

直接升降頻電路又稱自換流周波變流器。主要用于交流電動機的傳動和專用的固態(tài)頻率變換器中。電路中,將所有的晶閘管換成可關(guān)斷晶閘管或其他自關(guān)斷元件，即可構(gòu)成自換流周波變流器。它的輸出頻率可在從零到遠大于輸入頻率的范圍中連續(xù)地變化。輸出電壓可以按正弦規(guī)律進行調(diào)制，輸出電壓質(zhì)量較高。由于沒有采用中間直流貯能環(huán)節(jié)，整個裝置的體積可以做得較小，效率也較高。這種電路必須采用自關(guān)斷元件或附加強迫換流電路，控制電路也比較復(fù)雜。

按晶閘管換流方式的不同可分為電源換流式和負載換流式兩種。

①電源換流式直接升頻電路

晶閘管依靠電源電壓換相,所以它的輸出頻率是輸入頻率的整數(shù)倍。這種電路的特點是裝置的容量可以做得很大，但輸出頻率不能很高。

②負載換流式直接升頻電路

常用作感應(yīng)加熱電源。它的輸出頻率由負載的諧振頻率決定。根據(jù)負載的諧振方式，它可分為串聯(lián)式直接升頻電路和并聯(lián)式直接升頻電路。串聯(lián)式直接升頻電路的輸出電流近似為正弦波。電流自然過零，晶閘管易于關(guān)斷；起動簡便可靠，不需附加的啟動電路，適用于需要頻繁啟動的生產(chǎn)場合。但對負載變化適應(yīng)性較差；輸出電壓較高，常需用輸出變壓器降

壓，使效率降低。并聯(lián)式直接升頻電路輸出電壓近似為正弦波。它的優(yōu)點是負載適應(yīng)能力較強；輸出電壓可以不用變壓器與負載直接耦合。它的缺點是啟動較困難，常需輔助的啟動電路幫助啟動；晶閘管的電流為方波,關(guān)斷較困難,且開關(guān)損耗較大。如圖5所示。

直接變頻電路又稱周波變流電路。它由兩組反并聯(lián)的相控整流電路（正極組和負極組）組成。正極組和負極組整流器交替地工作，即可輸出一個低頻的交流電壓。直接降頻電路按控制方式可分為定比式周波變流器和連續(xù)式周波變流器兩種。

①定比式周波變流器

電路的輸出頻率與輸入頻率有一定的比例關(guān)系，不能連續(xù)變化，輸出電壓的低次諧波較大，但控制方式簡單，可用于頻率精度要求不高的場合。

②連續(xù)式周波變流器

它可連續(xù)改變正極組和負極組的觸發(fā)滯后角，通過改變觸發(fā)滯后角的變化周期改變輸出頻率，改變觸發(fā)滯后角改變輸出電壓。它的輸出頻率和電壓都是連續(xù)可調(diào)的。連續(xù)式周波變流器的輸出電壓波形見圖3。為使輸出電壓波形更接近于正弦波，各整流器的觸發(fā)滯后角按余弦規(guī)律變化。連續(xù)式周波變流器的輸出電壓中包含有分數(shù)次諧波。當(dāng)輸出頻率和輸入頻率之

比大于三分之一時，這種分數(shù)次諧波會對負載產(chǎn)生惡劣的影響（見高次諧波抑制）。在周波變流器中，同一組中晶閘管換相與相控整流電路的換相相同（見相控整流電路），而在負載電流過零時進行從正極組工作到負極組工作的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的方式有兩種，一種是有環(huán)流式，另一種是無環(huán)流式。有環(huán)流式控制較簡單，但需要在兩組整流電路之間增設(shè)限流電抗器限制環(huán)流。無環(huán)流式控制是按照檢測出的負載電流的正負有選擇地使正極組或負極組中的一組整流器工作，不產(chǎn)生環(huán)流。這種方式因無須設(shè)置限流電抗器，功率因數(shù)和效率都有所提高。但存在負載電流在過零點不連續(xù)的缺點。

直接降頻電路主要應(yīng)用于交流電動機低速傳動。它的優(yōu)點是無須換相電路；可以由負載向交流電源回饋電能；變流效率較高。缺點是晶閘管用量多，控制電路較復(fù)雜；輸出頻率變化范圍較小，一般低于輸入頻率的三分之一。

變頻電路直接變頻電路

直接變頻電路是指不經(jīng)過任何中間環(huán)節(jié)，直接將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N頻率的交流電的電路。一般還可同時控制輸出電壓。直接變頻電路應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置、感應(yīng)加熱裝置、不停電電源等場合。與間接變頻電路相比，直接變頻電路僅進行一次電能變換，變換效率較高。按變頻電路的輸出頻率和輸入頻率的關(guān)系分，可分為直接降頻電路、直接升頻電路和直接升降頻電路。

直接變頻電路又稱周波變流電路。它由兩組反并聯(lián)的相控整流電路（正極組和負極組）組成。三相橋式相控整流器組成的直接降頻電路。正極組和負極組整流器交替地工作，即可輸出一個低頻的交流電壓。直接降頻電路按控制方式可分為定比式周波變流器和連續(xù)式周波變流器兩種。①定比式周波變流器它的輸出電壓波形。電路的輸出頻率與輸入頻率有一定的比例關(guān)系，不能連續(xù)變化，輸出電壓的低次諧波較大，但控制方式簡單，可用于頻率精度要求不高的場合。②連續(xù)式周波變流器 它可連續(xù)改變正極組和負極組的觸發(fā)滯后角，通過改變觸發(fā)滯后角的變化周期改變輸出頻率，改變觸發(fā)滯后角改變輸出電壓。它的輸出頻率和電壓都是連續(xù)可調(diào)的。連續(xù)式周波變流器的輸出電壓波形。為使輸出電壓波形更接近于正弦波，各整流器的觸發(fā)滯后角按余弦規(guī)律變化。連續(xù)式周波變流器的輸出電壓中包含有分數(shù)次諧波。當(dāng)輸出頻率和輸入頻率之比大于三分之一時，這種分數(shù)次諧波會對負載產(chǎn)生惡劣的影響（見高次諧波抑制）。在周波變流器中，同一組中晶閘管換相與相控整流電路的換相相同（見相控整流電路），而在負載電流過零時進行從正極組工作到負極組工作的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的方式有兩種，一種是有環(huán)流式，另一種是無環(huán)流式。有環(huán)流式控制較簡單，但需要在兩組整流電路之間增設(shè)限流電抗器限制環(huán)流。無環(huán)流式控制是按照檢測出的負載電流的正負有選擇地使正極組或負極組中的一組整流器工作，不產(chǎn)生環(huán)流。這種方式因無須設(shè)置限流電抗器，功率因數(shù)和效率都有所提高。但存在負載電流在過零點不連續(xù)的缺點。 直接降頻電路主要應(yīng)用于交流電動機低速傳動。它的優(yōu)點無須換相電路；可以由負載向交流電源回饋電能；變流效率較高。缺點是晶閘管用量多，控制電路較復(fù)雜；輸出頻率變化范圍較小，一般低于輸入頻率的三分之一。

變頻電路間接變頻電路

經(jīng)過兩次以上的變換，將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N頻率的交流電的電路。按變換的途徑可分為交流-直流-交流變頻電路和交流-直流-高頻-交流變頻電路。

先用整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡儆媚孀兤鲗⒅绷麟娹D(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電。整流器采用不控整流電路或相控整流電路。在要求變頻器輸出電壓可變,而逆變器又無控制電壓的能力的場合。

相控整流電路

在逆變器能夠控制輸出電壓的場合，一般采用不控整流電路以降低成本。按換流方式不同，逆變電路可分為電源換流、負載換流和自換流3種。交流-直流-交流變頻電路

電源換流逆變電路

電路中的晶閘管利用電源電壓換流，晶閘管關(guān)斷條件好，它構(gòu)成的變頻器容量可以做得較大。主要應(yīng)用于線繞式異步電動機串級調(diào)速，高壓直流輸電，大電網(wǎng)的聯(lián)接。

負載換流逆變電路

電路中的晶閘管利用負載電壓換流。主要用于同步電動機調(diào)速和感應(yīng)加熱裝置中。用于同步電動機調(diào)速的變頻電路輸出頻率不高，一般在幾赫到幾十赫范圍，可以采用普通晶閘管作為逆變器的開關(guān)元件，成本較低。在啟動時，同步電動機反電動勢為零，晶閘管不能利用負載電壓換流，常采用電源換流或輔助強迫換流。用于感應(yīng)加熱的變頻電路的輸出頻率較高，一般在幾百赫到幾萬赫的范圍。它的逆變電路種類很多，有并聯(lián)逆變電路、串聯(lián)逆變電路、串并聯(lián)逆變電路、倍頻式逆變電路和時間分割式逆變電路。并聯(lián)逆變電路負載適應(yīng)性強，適用于熔煉和透熱。串聯(lián)逆變電路可以在逆變器內(nèi)部調(diào)節(jié)輸出電壓，啟動比較方便，適用于淬火和釬焊。串并聯(lián)逆變電路、倍頻式逆變電路和時間分割式逆變電路適用于輸出頻率較高的應(yīng)用場合。

自換流逆變電路

主要用于異步電動機變頻調(diào)速和恒壓恒頻裝置中。逆變器中的晶閘管需要專門的輔助換流電路換流，電路較復(fù)雜。為了簡化電路，在中、小功率的自換流逆變電路中常采用功率晶體管等自關(guān)斷元件。在簡單的控制下，自換流逆變電路本身不能控制輸出電壓，當(dāng)采用脈沖寬度控制時，自換流逆變電路不但能控制輸出電壓，還能改善輸出電壓的波形。

整流器將輸入交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，逆變器再將直流電轉(zhuǎn)變成高頻交流-直流-交流變頻電路 交流電，經(jīng)變壓器隔離后用直接式降頻器再將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電。一般逆變器輸出的頻率大于2萬赫,變壓器的體積小，重量輕且無噪聲。這種變頻電路適用于多路輸出，且要求各路輸出電壓互相隔離，又要求變換器體積小、重量輕的場合。2100433B

變頻電路是對交流電的頻率進行變換的電路，一般還可同時控制輸出電壓。主要應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置、感應(yīng)加熱裝置、不停電電源等場合，分電路、間接變頻電路。

整流器將輸入交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，逆變器再將直流電轉(zhuǎn)變成高頻交流電，經(jīng)變壓器隔離后用直接式降頻器再將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電（圖2）。一般逆變器輸出的頻率大于2萬赫,變壓器的體積小，重量輕且無噪聲。這種變頻電路適用于多路輸出，且要求各路輸出電壓互相隔離，又要求變換器體積小、重量輕的場合。2100433B