有源逆变概念及工作原理课件.ppt

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1、有源逆变电路机电工程系李春菊有源逆变电路逆变的概念有源逆变的工作原理三相半波逆变电路三相桥式逆变电路逆变失败原因分析及逆变角的限制习题及思考题概述什么是逆变？为什么要逆变？逆变（invertion）——把直流电转变成交流电，整流的逆过程。实例：电力机车再生制动行驶，机车的动能转变为电能，反送到交流电网中去。逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。有源逆变电路——交流侧和电网连结。－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等。无源逆变电路——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载。对于可控整流电路，满足

2、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在逆变状态的电路又称为变流电路。2021/7/283理解和掌握单相、三相有源逆变电路的工作原理，有源逆变的应用和整流电路的功率因数及其改善的方法。重点：波形分析法，有源逆变的条件和有源逆变失败的原因。（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）。要求及重点2021/7/2841.整流与逆变的关系前面一章讨论的是把交流电能通过晶闸管变换为直流电能并供给负载的可控整流电路。但生产实际中，往往还会出现需要将直流电能变换为交流电能的情况。

3、例如，应用晶闸管的电力机车，当机车下坡运行时，机车上的直流电机将由于机械能的作用作为直流发电机运行，此时就需要将直流电能变换为交流电能回送电网，以实现电机制动。又如，运转中的直流电机，要实现快速制动，较理想的办法是将该直流电机作为直流发电机运行，并利用晶闸管将直流电能变换为交流电能回送电网，从而实现直流电机的发电机制动。一、有源逆变电路的工作原理（概念）相对于整流而言，逆变是它的逆过程，一般习惯于称整流为顺变，则逆变的含义就十分明显了。下面的有关分析将会说明，整流装置在满足一定条件下可以作为逆变装置应用。即同一套电路，既可以工作在整流状

4、态，也可以工作在逆变状态，这样的电路统称为变流装置。变流装置如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上，电网成为负载，在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到电网中去，这样的逆变称为“有源逆变”。如果逆变状态下的变流装置，其交流侧接至交流负载，在运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给负载，这样的逆变则称为“无源逆变”或变频电路。1.整流与逆变的关系图2-2两个电源间能量的传送(a)同极性连接E1>E2;(b)同极性连接E2>E1；(c)反极性连接2.电源间能量的变换关系一、有源逆变电路的工作原理（概念）图(a)表示直流电

5、源E1和E2同极性相连。当E1＞E2时，回路中的电流为式中R为回路的总电阻。此时电源E1输出电能E1I，其中一部分为R所消耗的I2R，其余部分则为电源E2所吸收的E2I。注意上述情况中，输出电能的电源其电势方向与电流方向一致，而吸收电能的电源则二者方向相反。2.电源间能量的变换关系在(b)中，两个电源的极性均与图中相反，但还是属于两个电源同极性相连的形式。如果电源E2＞E1，则电流方向如图，回路中的电流I为此时，电源E2输出电能，电源E1吸收电能2.电源间能量的变换关系在图(c)中，两个电源反极性相连，则电路中的电流I为此时电源E1和E

6、2均输出电能，输出的电能全部消耗在电阻R上。如果电阻值很小，则电路中的电流必然很大；若R=0，则形成两个电源短路的情况。2.电源间能量的变换关系综上所述，可得出以下结论：(1)两电源同极性相连，电流总是从高电势流向低电势电源，其电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。如果回路电阻很小，则很小的电势差也足以形成较大的电流，两电源之间发生较大能量的交换。(2)电流从电源的正极流出，该电源输出电能；而电流从电源的正极流入，该电源吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电流的乘积来决定，若电势或者电流方向改变，则电能的传送方向也随之改

7、变。(3)两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形成电源间的短路，应当避免发生这种情况。2.电源间能量的变换关系图2-3直流卷扬系统(a)提升重物；(b)放下重物3.有源逆变电路的工作原理一、有源逆变电路的工作原理（概念）3.1整流工作状态（0＜α＜π/2）由第１章的学习已知，对于单相全控整流桥，当控制角α在0～π/2之间的某个对应角度触发晶闸管时，上述变流电路输出的直流平均电压为Ud=Udocosα，因为此时α均小于π/2，故Ud为正值。在该电压作用下，直流电机转动，卷扬机将重物提升起来，直流电机转动产生的反电势为ED，且ED略

8、小于输出直流平均电压Ud，此时电枢回路的电流为3.有源逆变电路的工作原理3.2中间状态（α=π/2）当卷扬机将重物提升到要求高度时，自然就需在某个位置停住，这时只要将控制角α调到等于π/2的位置，变流器输出