笼型异步电机变压变频调速系统（VVVF系统）——转差功率不变型调速系统本章主要内容学习要点：6.1变压变频调速的基本控制方式异步电动机等效电路定子每相电动势1.基频以下调速恒压频比的控制方式注：电压补偿(转矩补偿)带电压补偿的恒压频比控制特性2.基频以上调速变压变频控制特性6.2异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性1.恒压恒频正弦波供电时的机械特性机械特性2.基频以下电压频率协调控制时的特性（1）恒压频比控制（Us/1）恒压频比机械特性（2）恒Eg/1控制异步电动机等效电路恒Eg/1机械特性机械特性曲线（3）恒Er/1控制转子全磁通的感应电动势Er对应于转子全磁通幅值rm：小结3.基频以上恒压变频时的机械特性基频以上恒压变频机械特性作业：6.3电力电子变压变频器的主要类型学习要点：引言6.3.1交-直-交和交-交变压变频器交-直-交变压变频器基本结构由于这类变压变频器在恒频交流电源和变频交流输出之间有一个“中间直流环节”，所以又称间接式的变压变频器。具体的整流和逆变电路种类很多，当前应用最广的是由二极管组成不控整流器和由功率开关器件组成的脉宽调制（PWM）逆变器，简称PWM变压变频器，如下图所示。交-直-交PWM变压变频器基本结构PWM变压变频器的应用广泛，具有如下的优点：（1）只有逆变单元可控，它同时调节电压和频率，结构简单。（2）采用PWM控制技术，正弦基波的比重较大，因而转矩脉动小，提高了系统的调速范围和稳态性能。（3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。（4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不受逆变器输出电压大小的影响。PWM变压变频器常用的功率开关器件有：P-MOSFET，IGBT，GTO和替代GTO的电压控制器件如IGCT、IEGT等。受到开关器件额定电压和电流的限制，对于特大容量电机的变压变频调速仍只好采用半控型的晶闸管（SCR），并用可控整流器调压、六拍逆变器调频的交-直-交变压变频器，见下图。普通交-直-交变压变频器的基本结构2.交-交变压变频器交-交变压变频器的基本结构交-交变压变频器的基本电路结构交-交变压变频器的控制方式方波型平均输出电压波形控制方式（2）2当角按正弦规律变化时，半周中的平均输出电压即为图中虚线所示的正弦波。对反向组负半周的控制也是这样。单相交交变频电路输出电压和电流波形三相交交变频电路三相交交变频器的基本结构输出星形联结方式三相交交变频电路三相桥式交交变频电路因此，这样的交-交变压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，看似简单，但所用的器件数量却很多，总体设备相当庞大。不过这些设备都是直流调速系统中常用的可逆整流装置，在技术上和制造工艺上都很成熟，目前国内有些企业已有可靠的产品。这类交-交变频器的其他缺点是：输入功率因数较低，谐波电流含量大，频谱复杂，因此须配置谐波滤波和无功补偿设备。其最高输出频率不超过电网频率的1/3~1/2，一般主要用于轧机主传动、球磨机、水泥回转窑等大容量、低转速的调速系统，供电给低速电机直接传动时，可以省去庞大的齿轮减速箱。近年来又出现了一种采用全控型开关器件的矩阵式交-交变压变频器，类似于PWM控制方式，输出电压和输入电流的低次谐波都较小，输入功率因数可调，能量可双向流动，以获得四象限运行，但当输出电压必须为正弦波时，最大输出输入电压比只有0.866。目前这类变压变频器尚处于开发阶段，其发展前景是很好的。6.3.2电压源型和电流源型逆变器两种类型逆变器结构电压源型逆变器（VoltageSourceInverter--VSI），直流环节采用大电容滤波，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，有时简称电压型逆变器。电流源型逆变器（CurrentSourceInverter--CSI），直流环节采用大电感滤波，直流电流波形比较平直，相当于一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，或简称电流型逆变器。性能比较因此，两类逆变器的区别还表现在采用什么储能元件（电容器或电感器）来缓冲无功能量。（2）能量的回馈用电流源型逆变器给异步电机供电的电流源型变压变频调速系统有一个显著特征，就是容易实现能量的回馈，从而便于四象限运行，适用于需要回馈制动和经常正、反转的生产机械。下面以由晶闸管可控整流器UCR和电流源型串联二极管式晶闸管逆变器CSI构成的交-直-交变压变频调速系统（如下图所示）为例，说明电动运行和回馈制动两种状态。电动运行状态当电动运行时，UCR的控制角<90，工作在整流状态，直流回路电压Ud的极性为上正下负，电流Id由正端流入逆变器CSI，CSI工作在逆变状态，输出电压的频率1>，电动机以转速运行，电功率