晶閘管有源逆變電路ppt課件

1、1第三章第三章 晶閘管有源逆變電路晶閘管有源逆變電路第一節(jié)第一節(jié) 有源逆變的工作原理有源逆變的工作原理 第二節(jié)第二節(jié) 晶閘管直流可逆拖動的工作原理晶閘管直流可逆拖動的工作原理第三節(jié)第三節(jié) 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速與高壓直流輸電繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速與高壓直流輸電第四節(jié)第四節(jié) 晶閘管裝置的功率因數(shù)、諧波與對電網(wǎng)的影響晶閘管裝置的功率因數(shù)、諧波與對電網(wǎng)的影響 第一節(jié)第一節(jié) 有源逆變的工作原理有源逆變的工作原理 一、有源逆變的工作原理一、有源逆變的工作原理 逆變（逆變（invertion）把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，為整流的逆過程。把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，為整流的逆過程。逆變電路逆變電路把直流電逆變成

2、交流電的電路；把直流電逆變成交流電的電路；有源逆變電路有源逆變電路交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)，即電網(wǎng)為負載。交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)，即電網(wǎng)為負載。 應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào) 速以及高壓直流輸電等；速以及高壓直流輸電等；對于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形式未變，只是對于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。既可工作在整流狀態(tài)又可工作在逆變狀態(tài)，稱為變流電路電路工作條件轉(zhuǎn)變。既可工作在整流狀態(tài)又可工作在逆變狀態(tài)，稱為變流電路（converter）。）。無源逆變電路無

3、源逆變電路變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到普通負載，將在變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到普通負載，將在第七章介紹。第七章介紹。2;.3直流發(fā)電機直流發(fā)電機電動機系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)電動機系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn) 圖圖a M電動運轉(zhuǎn)，電動運轉(zhuǎn)，EGEM，電流，電流Id從從G流向流向M，M吸收電功率，相當(dāng)于反電勢負載。吸收電功率，相當(dāng)于反電勢負載。圖圖b 回饋制動狀態(tài)，回饋制動狀態(tài)，M作發(fā)電運轉(zhuǎn)，此時，作發(fā)電運轉(zhuǎn)，此時，EMEG，電流反向，從，電流反向，從M流向流向G，M輸出電功輸出電功率，率，G則吸收電功率，則吸收電功率，M軸上輸入的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒o軸上輸入的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒oG。圖圖

4、c 注意：注意： 兩電動勢順向串聯(lián)，向電阻兩電動勢順向串聯(lián)，向電阻R供電，供電，G和和M均輸出功率，由于均輸出功率，由于R 一般都很小，一般都很小，實際上形成短路，在工作中屬發(fā)生事故。實際上形成短路，在工作中屬發(fā)生事故。c)b)a)MGMGMGEGEMIdREGEMIdREGEMIdR a）兩電動勢同極性）兩電動勢同極性EG EM b）兩電動勢同極性）兩電動勢同極性EM EG c）兩電動勢反極性，形成短路）兩電動勢反極性，形成短路4c)b)a)MGMGMGEGEMIdREGEMIdREGEMIdRa）兩電動勢同極性）兩電動勢同極性EG EM b）兩電動勢同極性）兩電動勢同極性EM EG c）兩

5、電動勢反極性，形成短路）兩電動勢反極性，形成短路電動機電動運行電動機電動運行電能由發(fā)電機電能由發(fā)電機 流向電動機流向電動機電動機回饋制動電動機回饋制動電能由電動機電能由電動機 回流發(fā)電機回流發(fā)電機短路（應(yīng)避免）短路（應(yīng)避免）兩個電勢源同極性相連接時，兩個電勢源同極性相連接時，電流的流向：高電勢電流的流向：高電勢低電勢低電勢電能的流向：是電能的流向：是隨著隨著E或或I方向的改變方向的改變 而改變。而改變。5;.6 使用單相雙半波電路（單相全波）代替上述發(fā)電機使用單相雙半波電路（單相全波）代替上述發(fā)電機G。圖圖3.1a M電動運行，全波電路工作在整流狀態(tài)，電動運行，全波電路工作在整流狀態(tài)， 在在0

6、/2間，間，Ud為正值，并且只有當(dāng)為正值，并且只有當(dāng)Ud EM，才能輸出，才能輸出Id 。交流電網(wǎng)輸出電功率，電動機輸入電功率。交流電網(wǎng)輸出電功率，電動機輸入電功率。圖圖3.1b M回饋制動，由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕仞佒苿?，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，Id方向不變，欲改變電能的輸送方向，只能方向不變，欲改變電能的輸送方向，只能改變改變EM極性。為了防止兩電動勢順向串聯(lián)，極性。為了防止兩電動勢順向串聯(lián)，Ud極性也必須反過來，即極性也必須反過來，即Ud應(yīng)為負值，且應(yīng)為負值，且|EM | |Ud |，才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè)。，才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè)。 電能（注意不是電流）的流向與整流時相反

7、電能（注意不是電流）的流向與整流時相反,M輸出電功率輸出電功率,電網(wǎng)吸收電功率。電網(wǎng)吸收電功率。Ud可通過改變可通過改變 來進行調(diào)節(jié)，逆變狀態(tài)時來進行調(diào)節(jié)，逆變狀態(tài)時Ud為負值，為負值， 在在 /2 間。間。7圖3-1 單相全波電路的整流和逆變a)b)R+-電能M102u10u20udidLVT1VT2u10udu20u10OOwtwtIdidUdEMEM電能MR+-102udidLVT1VT2u10udu20u10OOwtwtIdidUd90900 0，c o s c o s 計算不方便，所以引入逆計算不方便，所以引入逆變角變角 ，令，令=180=1800 0-，故，故注意：注意： 逆變角逆

8、變角和控制角和控制角的計量方向相反，其大小自的計量方向相反，其大小自 =0的起始點向左方的起始點向左方計量。計量。9實現(xiàn)有源實現(xiàn)有源逆變的條件：逆變的條件： 1）外部條件：有直流電動勢，其極性和晶閘管導(dǎo)通）外部條件：有直流電動勢，其極性和晶閘管導(dǎo)通 方向一致，其絕對值大于變流器直流側(cè)平均電壓。方向一致，其絕對值大于變流器直流側(cè)平均電壓。 2）內(nèi)部條件：晶閘管的控制角）內(nèi)部條件：晶閘管的控制角 /2，使使Ud為為 負值。負值。 3）充分條件：要有足夠大的電感，以保證有源逆變連）充分條件：要有足夠大的電感，以保證有源逆變連 續(xù)進行。續(xù)進行。 半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓半控橋或有續(xù)流二

9、極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負值（最小為零），也不不能出現(xiàn)負值（最小為零），也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負極性的電動勢，故不能實現(xiàn)有源逆變。允許直流側(cè)出現(xiàn)負極性的電動勢，故不能實現(xiàn)有源逆變。二、常用晶閘管有源逆變電路二、常用晶閘管有源逆變電路（一）三相半波有源逆變電路（一）三相半波有源逆變電路下圖為三相半波電動機負載電路，電動機電動勢下圖為三相半波電動機負載電路，電動機電動勢E E的極性符合有源逆變條件，的極性符合有源逆變條件，當(dāng)當(dāng)d d且且90 時，換相結(jié)時，換相結(jié)束時，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。束時，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。如果如果 （從圖（從圖3.6右下角的波形右下角的波形中可清楚地看到），

10、該通的晶閘管中可清楚地看到），該通的晶閘管（VT2）反而關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘）反而關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（管（VT1)繼續(xù)導(dǎo)通。這樣會使得繼續(xù)導(dǎo)通。這樣會使得Ud的波形中正部分大于負部分，從而的波形中正部分大于負部分，從而使得使得Ud和和EM順向串聯(lián)，最終導(dǎo)致逆順向串聯(lián)，最終導(dǎo)致逆變失敗。變失敗。 Labc+-MudidEMLBLBLBVT1VT2VT3oudOOidwtwtuaubucuaubpiVT1iVT2iVT3iVT1iVT2iVT3iVT1iVT3圖3.6 交流側(cè)電抗對逆變換相過程的影響252. 確定最小逆變角確定最小逆變角 minmin的依據(jù)的依據(jù)逆變時允許采用的最小逆變角逆變時

11、允許采用的最小逆變角 應(yīng)等于應(yīng)等于 minmin= + + = + + : :晶閘管的關(guān)斷時間晶閘管的關(guān)斷時間t tq q折合的電角度，折合的電角度，t tq q大的可達大的可達200300ms200300ms，折算到電角度約，折算到電角度約4 4 55 ； ：換相重疊角，隨：換相重疊角，隨I Id d和和X XB B的增加而增大；的增加而增大； 舉例如下：某裝置整流電壓為舉例如下：某裝置整流電壓為220V220V，整流電流，整流電流800A800A，整流變壓器容量為，整流變壓器容量為240kVA240kVA，短路電，短路電壓比壓比U Uk k% %為為5%5%的三相線路，其的三相線路，其值約

12、為值約為1515 2020 。 ：為安全裕量角，（一般可達：為安全裕量角，（一般可達5 5 ）值約取為）值約取為1010 。 一般取一般取 minmin=30=303535一、一、由晶閘管橋路供電、用接觸器控制直流電動機的正反轉(zhuǎn)由晶閘管橋路供電、用接觸器控制直流電動機的正反轉(zhuǎn) 第二節(jié)第二節(jié) 晶閘管直流可逆拖動的工作原理晶閘管直流可逆拖動的工作原理26;.27二、采用兩組變流橋的可逆電路二、采用兩組變流橋的可逆電路 最最常用的是反并聯(lián)電路。常用的是反并聯(lián)電路。當(dāng)電動機磁場方向不變時，正轉(zhuǎn)時由當(dāng)電動機磁場方向不變時，正轉(zhuǎn)時由組橋供電；反轉(zhuǎn)時由組橋供電；反轉(zhuǎn)時由組橋供電，采組橋供電，采用反并聯(lián)供電可使直流電動機在四個象限內(nèi)運行。用反并聯(lián)供電可使直流電動機在四個象限內(nèi)運行。2829第三節(jié)第三節(jié) 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速與高壓直流輸電繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速與高壓直流輸電一、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機晶閘管串級調(diào)速一、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機晶閘管串級調(diào)速串級調(diào)速主電路如圖所示，逆變電壓串級調(diào)速主電路如圖所示，逆變電壓U Udd為引入轉(zhuǎn)子電路的反電動勢，改變?yōu)橐朕D(zhuǎn)子電路的反電動勢，改變逆變角逆變角 即可改變反電動勢大小，達到改變轉(zhuǎn)速的目的。即可改變反電動勢大小，達到改變轉(zhuǎn)速的目的。U Ud d是轉(zhuǎn)子整流后的直流是轉(zhuǎn)子整流后的直流電壓，其值為電壓