交-交变频器工作原理

    交-交变频器又称直接变频装置，它只有一个变换环节就可以把恒压恒频( CVCF)的交流电源变换成VVVF电源，因此，称之为直接变频器，或称交-交变频器。交-交变频是早期中压变频的主要形式，其工作原理决定了它只能工作在低频率（20Hz以下），适应于低转速大容量的电动机负载。因其主电路开关器件处于自然关断状态，不存在强迫换流问题，所以第一代电力电子器件——晶闸管就能完全满足它的要求。由于其技术成熟，在国内开发研制也很多，目前在国内仍有一定的市场。

    三相桥式交-交变频器输出的每一相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆电路（见图2-28a）。正反向两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压uo。uo的幅值取决于各组整流装置的触发延迟角α，uo的频率取决于两组整流装置的切换频率。如果触发延迟角α一直不变，则输出平均电压就是方波，如图2-28b所示。以上只是分析了交-交变频器的单相输出，对于三相负载，其他两相也各用一套反并联的可逆电路，输出平均电压相位依次相差120°。这样，如果每个整流器都用桥式电路，三相交-交变频器需用三套反并联桥式电路，共需36个晶闸管。因此，交-交变频器虽然在结构上只有一个变换环节，省去了中间直流环节，但所用器件的数量增多。

    图2-28    单相交-交变频电路及方波波形

    图2-29是输出星形联结方式的三相交-交变频电路原理图。3组单相交-交变频电路的输出端是星形联结，电动机的3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6根线。因为3组单相交-交变频电路的输出端连接在一起，所以其电源进线就必须隔离，因此3组单相交-交变频电路分别用3个变压器供电。若电动机的中性点不和变频器的中性点接在一起，电动机只引出3根线即可。由于变频器输出端中性点不和负载中性点相连接，所以在构成三相变频电路的6组桥式电路中，至少要有不同输出相的2组桥中的4个晶闸管同时导通才能构成回路，形成电流。和整流电路一样，同一组桥内的2个晶闸管靠双触发脉冲保证同时导通。而2组桥之间则是靠各自的触发脉冲有足够的宽度，以保证同时导通。

    交-交变频电路的优点是：只用一次变流，效率较高；可方便地使电动机实现四象限工作；低频输出波形接近正弦波。

    缺点是：交-交变频在其主接线中需要大量的晶闸管，故结构复杂，维护工作量较大。并因采用移相控制方式，功率因数较低，一般仅有0.6~0.7，而且谐波成分大，故需要无功补偿和滤波装置，使得总的造价提高。因交-交变频采用的技术比较落后，谐波成分大、功率因数低及调速范围不宽等自身的原因，在其发展中面临着新技术的挑战，在中压大功率交流变频领域有被淘汰的趋势。

    图2-29    输出星形联结方式的三相交-交变频电路

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