电力电子技术——第三章03.ppt

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1、§3.7整流电路的有源逆变工作状态§3.7.1逆变的概念1、什么是逆变？为什么要逆变？逆变（invertion）——把直流电转变为交流电，即整流的逆过程；实例：电力机车下坡行驶，机车的位能转变为电能，反送到交流电网中去，有助于刹车；逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路；有源逆变电路——交流侧和电网联接，即电网为负载；应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电。对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既可工作在整流状态又可工作

2、在逆变状态，称为变流电路（converter）。无源逆变——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到普通负载，将在第四章介绍。7/25/20211电力电子技术2、直流发电机——电动机系统电能的流转图3-44aM电动运转，EG>EM，电流Id从G流向M，M吸收电功率，相当于反电势负载。图3-44b回馈制动状态，M作发电运转，此时，EM>EG，电流反向，从M流向G，此时即为有源逆变状态。M输出电功率，G则吸收电功率，M轴上输入的机械能转变为电能反送给G。图3-44c两电动势顺向串联，向电阻R供电，G和M均

3、输出功率，由于R一般都很小，实际上形成短路，在工作中必须严防这类事故发生。图3-44直流发电机—电动机之间电能的流转a）两电动势同极性EG>EMb）两电动势同极性EM>EGc）两电动势反极性，形成短路反电势负载有源逆变短路（应避免）7/25/20212电力电子技术3、逆变产生的条件使用单相全波电路代替上述发电机G，给电动机供电，如图2-45所示。注意：同时添加一个电抗器，以使电流连续，从而负载为大电感反电势负载。图2-45aM电动运行，全波电路工作在整流状态，在0~π/2间，Ud为正值，并且只有当U

4、d>EM，才能输出Id。此时，交流电网输出电功率，电动机输入电功率。图2-45bM回馈制动，由于晶闸管的单向导电性，Id方向不变，欲改变电能的输送方向，只能改变EM极性。为了防止两电动势顺向串联，Ud极性也必须反过来，即Ud应为负值，且

5、EM

6、＞

7、Ud

8、，才能把电能从直流侧送到交流侧，实现逆变。此时，电能（注意不是电流）的流向与整流时相反，M输出电功率，电网吸收电功率。Ud可通过改变来进行调节，逆变状态时Ud为负值，在π/2~π间。7/25/20213电力电子技术图3-45单相全波电路的整流和逆变

9、7/25/20214电力电子技术产生逆变的条件有二：（1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其绝对值大于变流器直流侧平均电压；（2）晶闸管的控制角>π/2，使Ud为负值。半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压Ud不能出现负值（最小为零），也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。7/25/20215电力电子技术§3.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态1、逆变和整流的区别：控制角不同0<<π/2时，电路工作在整流状态π/2<<π时，电路

10、工作在逆变状态图3-46三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形7/25/20216电力电子技术可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题：把>π/2时的控制角用β＝π－表示，β称为逆变角而逆变角β和控制角的计量方向相反，其大小自β=0的起始点向左方计量。（实际上还是由来确定比较方便）。三相桥式电路工作于有源逆变状态时波形如图3-46所示；有源逆变状态时各电量的计算：Ud=-2.34U2cosβ=-1.35U2Lcosβ（3-105）输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即

11、：Id=（Ud-EM)/R7/25/20217电力电子技术每个晶闸管导通2π/3，故流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流id的脉动）：从交流电源送到直流侧负载的有功功率为:Pd=RId2+EMId（3-107）当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为：（3-106）（3-108）7/25/20218电力电子技术§3.7.3逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败（逆变颠覆）——指逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通

12、过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流，造成器件和变压器损坏。1、逆变失败的原因（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相；（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通；（3）交流电源缺相或突然消失；（4）换相的裕量角不足，引起换相失败。（5）换相重叠角的影响：当β>γ时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。如果β<γ（从图2-47右下角的波