电力电子资料第三章课件

第三章

晶闸管有源逆变电路相关概念：逆变：对应于整流的逆过程，将直流电转变为交流电。逆变电路：能够实现直流电逆变为交流电的电路。变流电路（变流器）：整流和逆变两种工作状态可依照不同的工作条件相互转化的同一晶闸管电路。逆变电路的分类有源逆变：将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电反送到电网去。无源逆变：逆变器的交流侧不与电网联接，而是直接接到负载，即将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载

以三相全控桥式电路为例，这时电流Id仍保持与整流运行状态相同的流动方向，但Ud改变了极性，功率由直流侧流向可控整流电路的交流侧电网。三相可控整流电路的这种逆变模式的工作状态，只有如图所示在直流侧存在一个稳定的能源时才是有可能的。这个稳定的能源可以是一个光电或风电发电系统所转换出来的电能，经过逆变电路变换成三相交流电再连接到统一的电网中去。逆变可以节能、提高系统性能的作用。如：有轨电车的制动、吊车的下放货物、电气可逆调速系统等。注意，两个电源的不能形成顺向串联。

因为Ra阻值很小,其两端电压也很小，因此，Ud≈E，此时电流Id从电动机反电势E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α减小，则Ud增大，Id瞬时值也随之增大，电动机电磁转矩增大，所以电动机转速提高。随着转速升高，E增大，Id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。

2、全波整流电路工作在逆变状态

整流电路的控制角α必须在范围内变化。此时，电流Id为：由于晶闸管单向导电性，Id方向仍然保持不变。如果|E|<|Ud|，则Id=0，如果|E|>|Ud|，则Id≠0。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的交流电返送到电网，这就是有源逆变工作状态。逆变时，电流Id的大小取决于E与Ud

，而E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E≈Ud的条件。

在逆变工作状态下，虽然控制角α在间变化，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E的存在，使晶闸管仍能承受正向电压导通。二、

三相半波有源逆变电路

图2.6.4三相半波有源逆变电路及其波形

图2.6.4（a）为三相半波整流器带电动机负载时的电路,并假设负载电流连续。

当α在范围内变化时，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负，但负的面积总是大于正的面积，故输出电压的平均值Ud为负值。电机E的极性具备有源逆变的条件。当α在范围内变化且

E＞Ud时，可以实现有源逆变。1、工作原理

图2.6.4

三相半波整流电路的逆变工作状态

2、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。当电流连续时，有：(2.6.3)(5.7.4)式中U2为相电压的有效值。由于逆变时α>90°，故cos计算不大方便，于是引入逆变角β，令α=π-β，则（2.6.3）改写成：逆变角为β的触发脉冲位置从α=π的时刻左移β角来确定。二、采用两组变流桥的可逆电路若电动机由电动状态转为发电制动，相应的变流器由整流转为逆变，则电流必须改变方向，这是不能在同一组变流桥内实现的。因此必须采用两组变流桥，将其极性反连接，一组工作在电动机正转，另一组工作在电动机反转。反并联连接电路逻辑无环流有环流错位无环流（一）逻辑控制无环流可逆电路的基本原理环流：不流经电动机的两组变流桥之间的电流。环流的产生：两组桥路同时工作在整流状态。消除环流的方法：任何时间内只允许一组桥路工作。工作情况：

正转整流→正转逆变→反转整流→反转逆变极性检测：判断转矩方向。当实际的转矩方向与给定信号的要求不一致时，要进行两组桥触发脉冲间的切换。零电流检测：检测电流是否接近零。控制死区：10ms（三）错位无环流可逆电路的基本原理特