有源逆变电路

1、4 整流电路的有源逆变工作整流电路的有源逆变工作状态状态l 1、无源逆变电路：将直流电能变为交流能输出、无源逆变电路：将直流电能变为交流能输出至负载。至负载。 l 2、有源逆变电路：将直流电能变为交流电能输、有源逆变电路：将直流电能变为交流电能输出给交流电网。出给交流电网。l 3、有源逆变器：完成有源逆变的装置称为有源、有源逆变器：完成有源逆变的装置称为有源逆变器。逆变器。4.1 有源逆变的工作原有源逆变的工作原理理 图图4 4.2单相全波整流电路的逆变工作状态单相全波整流电路的逆变工作状态 l图图4.1单相全波整流电路的整流工作状态单相全波整流电路的整流工作状态 动动画画 （1）一定要有直流

2、电动势源，其极性必须与晶闸）一定要有直流电动势源，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压。均电压。21、有源逆变的条件：、有源逆变的条件：（2）变流器必须工作在）变流器必须工作在 的区域内，使的区域内，使Ud0。 因为因为Ra阻值很小阻值很小,其两端电压也很小，因此，其两端电压也很小，因此，UdE，此时电，此时电流流Id从电动机反电势从电动机反电势E的正端注入，直流电机吸收功率。的正端注入，直流电机吸收功率。 如果在电机运动过程中使控制角如果在电机运动过程中使控制角减小，则减小，则Ud增大，增大，Id瞬时瞬时值也随之增

3、大，电动机电磁转矩增大，所以电动机转速提高。值也随之增大，电动机电磁转矩增大，所以电动机转速提高。 随着转速升高，随着转速升高，E增大，增大，Id随之减小，最后恢复到原来的数值，随之减小，最后恢复到原来的数值，此时电机稳定运行在较高转速状态。反之，如果使角增大，电动机此时电机稳定运行在较高转速状态。反之，如果使角增大，电动机转速减小。所以，改变晶闸管的控制角，可以很方便地对电动机进转速减小。所以，改变晶闸管的控制角，可以很方便地对电动机进行无级调速。行无级调速。 2、全波整流电路工作在整流状态、全波整流电路工作在整流状态 当移相控制角当移相控制角在在0范围内变化时，单相全波整流电路直流范围内变

4、化时，单相全波整流电路直流侧输出电压侧输出电压Ud 0，如图，如图2.6.1所示，电动机所示，电动机M作电机运行。整流器作电机运行。整流器输出功率，电机吸收功率，电流值为输出功率，电机吸收功率，电流值为：addREUI 式中式中E为电机的反电动势，为电机的反电动势，Ra为电机绕组电阻。为电机绕组电阻。(4.1) 3、全波整流电路工作在逆变状态、全波整流电路工作在逆变状态 l整流电路的控制角整流电路的控制角必须在必须在 范围内变化。此时，电流范围内变化。此时，电流I Id d为：为： 2addRUEI| (4.2) 由于晶闸管单向导电性，由于晶闸管单向导电性，Id方向仍然保持不变。如果方向仍然保

5、持不变。如果|E|Ud|，则，则Id0。电动势的极性改变了，而电流的方。电动势的极性改变了，而电流的方向未变，因此，功率的传递关系便发生了变化，电动机处于发电机向未变，因此，功率的传递关系便发生了变化，电动机处于发电机状态，发出直流功率，整流电路将直流功率逆变为状态，发出直流功率，整流电路将直流功率逆变为50Hz的交流电返的交流电返送到电网，这就是有源逆变工作状态。送到电网，这就是有源逆变工作状态。 逆变时，电流逆变时，电流Id的大小取决于的大小取决于E与与Ud ，而，而E由电机的转速决定，由电机的转速决定，Ud可以调节控制角改变其大小。为了防止过电流，同样应满足可以调节控制角改变其大小。为了

6、防止过电流，同样应满足E Ud的条件。的条件。 在逆变工作状态下，虽然控制角在逆变工作状态下，虽然控制角在在 间变化，晶闸管的阳间变化，晶闸管的阳极电位大部分处于交流电压的负半周期，但由于有外接直流电动势极电位大部分处于交流电压的负半周期，但由于有外接直流电动势E的存在，使晶闸管仍能承受正向电压导通。的存在，使晶闸管仍能承受正向电压导通。24.2 三相半波有源逆变三相半波有源逆变电路电路 图图4.3 三相半波有源逆变电路及其波形三相半波有源逆变电路及其波形 图图4.3（a）为三相半波整流器）为三相半波整流器带电动机负载时的电路带电动机负载时的电路,并假设负并假设负载电流连续。载电流连续。 当当

7、在在 范围内变化时，范围内变化时，变流器输出电压的瞬时值在整个变流器输出电压的瞬时值在整个周期内虽然有正有负或者全部为周期内虽然有正有负或者全部为负，但负的面积总是大于正的面负，但负的面积总是大于正的面积，故输出电压的平均值积，故输出电压的平均值Ud为负为负值。电机值。电机E的极性具备有源逆变的的极性具备有源逆变的条件。条件。 当当在范围在范围 内变化且内变化且 EUd时，可以实现有源逆变。时，可以实现有源逆变。1 1、工作原理、工作原理 2 22 2、参数计算、参数计算 变流器逆变时，直流测电压计算公式与整流时一样。当电流变流器逆变时，直流测电压计算公式与整流时一样。当电流连续时，连续时，c

8、os17. 12UUd cos17. 12UUd 有：有：(4.3)(4.4)式中式中U2为相电压的有效值。为相电压的有效值。 由于逆变时由于逆变时90，故，故cos计算不大方便，于是引入逆变角计算不大方便，于是引入逆变角，令，令=-，则（，则（4.3）改写成：）改写成： 逆变角为逆变角为的触发脉冲位置从的触发脉冲位置从=的时刻左移的时刻左移角来确定。角来确定。4.3 三相桥式有源逆变三相桥式有源逆变电路电路 1 1、工作原理、工作原理 式中：式中：U2为逆变电路输入相电压，为逆变电路输入相电压， U2L为逆变电路输入线电压。为逆变电路输入线电压。cos34. 22UUdcos35. 12ld

9、UU 三相全控桥式整流电路用作有源逆变时，就成了三三相全控桥式整流电路用作有源逆变时，就成了三相桥式逆变电路。相桥式逆变电路。 三相桥式逆变电路的工作与三相桥式整流电路一样，三相桥式逆变电路的工作与三相桥式整流电路一样，要求每隔要求每隔60依次触发晶闸管，电流连续时，每个管子导依次触发晶闸管，电流连续时，每个管子导通通120，触发脉冲必须是双窄脉冲或者是宽脉冲。，触发脉冲必须是双窄脉冲或者是宽脉冲。直流侧电压计算公式为：直流侧电压计算公式为：或或（4.5 ）（4.6 ）4.4有源逆变最小逆变角有源逆变最小逆变角min的的限制限制 如果逆变角如果逆变角小于换流重叠角小于换流重叠角，即，即时，从图

10、时，从图4.5所示的波形所示的波形中可清楚看到，换流还未结束，电路的工作状态到达中可清楚看到，换流还未结束，电路的工作状态到达uA与与uB交点交点P，从，从P点之后，点之后，uA将高于将高于uB ，晶闸管，晶闸管T2承受反压而重新关断，而应该关断的承受反压而重新关断，而应该关断的T1却承受正压而继续导通，从而造成逆变失败。却承受正压而继续导通，从而造成逆变失败。 因此，为了防止逆变失败，不仅逆变角因此，为了防止逆变失败，不仅逆变角不能等于零，而且不能太小不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。，必须限制在某一允许的最小角度内。1 1、逆变失败、逆变失败图图4.5 交流侧电抗对逆变换相过程的影响交流侧电抗对逆变换相过程的影响 2 2、最小逆变角、最小逆变角minmin的选取的选取（1）换相重叠角）换相重叠角随电路形式、工作电流的大小不随电路形式、工作电流的大小不同而不同，一般选取为同而不同，一般选取为15o25o电角度。电角度。（2）晶闸管关断时间）晶闸管关断时间tq所对应的电角度所对应的电角度。一般。一般tq 大大的可达的可达200300s，折算电角度，折算电角度为为4o5o 。（3）安全裕量角）安全裕量角。考虑到脉冲调整时不对称、电。考虑到脉冲调整时不对称、电网波动等因素影响，还必须留有一个安全裕量角，一网波动等因素影响，还必须留有