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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：徐**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：湖北 上傳時(shí)間：2022-03-19 格式：PPT 頁(yè)數(shù)：52 大?。?.74MB 積分：35 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、第三章有源逆變逆變的概念v將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過(guò)程，稱逆變v有源逆變則指的是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電后，再將它反送回交流電網(wǎng)。v有源逆變應(yīng)用廣泛，它是研究直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)，電力機(jī)車：電動(dòng)機(jī)狀態(tài)（正常運(yùn)行），發(fā)電機(jī)狀態(tài)（制動(dòng)，下坡）第一節(jié) 電流的流轉(zhuǎn)v兩個(gè)直流電源和相連的電路第一節(jié) 電能的流轉(zhuǎn)v兩個(gè)電源間的電能流轉(zhuǎn)：兩個(gè)電源間的電能流轉(zhuǎn)：v1. E1EE2 ：v電源電源E1發(fā)出功率E2接受的功率vE1發(fā)出功率:P1=E1ivE2接受的功率: P2=E2iv電阻消耗的功率:212()rpEE II R第一節(jié) 電能的流轉(zhuǎn)v兩個(gè)電源間的電能流轉(zhuǎn)：v2. 兩電源極性均反向，且E2

2、E1電流方向不變, 但功率反送：電源E2發(fā)出功率,E1接受的功率，電阻消耗功率。v電源E1接受的功率為P1=E1iv電源E2發(fā)出的功率為P1=E1iv電阻消耗的功率221()rPEE II R第一節(jié) 電能的流轉(zhuǎn)v兩個(gè)電源間的電能流轉(zhuǎn)：v3. 兩個(gè)電源反極性相連情況： 兩個(gè)電源均輸出功率,電阻消耗功率電源都輸出功率：P2=E2I;P1=E1i電阻上消耗功率: 221()rPEE II R結(jié)論v1兩個(gè)電源同極性相連，電流總是從電勢(shì)高的電源流向電勢(shì)低的電源。電流大小決定于兩電勢(shì)之差和回路電阻。如果回路電阻很小，雖然兩電勢(shì)之差不大也可產(chǎn)生足夠大的電流，使兩電源間交換很大的功率。v2電流從電源正極性端流

3、出者為發(fā)出功串，從正極性端流人者為吸收功率。v3兩電源反極性相連時(shí)則形成短路，工作中應(yīng)嚴(yán)防發(fā)生。第二節(jié)三相半波逆變電路v三相半波為例：忽略漏感，假設(shè)平波電抗器足夠大。v直流電機(jī)看作一理想電壓源，其電樞電阻和電感分別歸算到主回路的R和L中整流狀態(tài)v一.整流工作狀態(tài)(00, UdED,vId=(Ud-ED)/Rv電機(jī)吸收功率，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。v整流電路輸出電能v 增大Ud減小轉(zhuǎn)速下降。中間狀態(tài)v二.中間狀態(tài)(=90)vUd=0, ED=0，n=0, id=0(R=0理想狀態(tài))v電機(jī)停轉(zhuǎn)。v實(shí)際上電感有損耗，故此時(shí)id ud均間斷，Ud, ED很小。故電機(jī)處于緩慢爬行狀態(tài)。逆變狀態(tài)v三.逆變工作狀態(tài)(9

4、0180)vUd0，則處于短路狀態(tài)。v要實(shí)現(xiàn)逆變工作應(yīng)滿足：v1。Ud0(即90Ud，同時(shí)Ed反極性-外部條件。逆變工作模態(tài)分析v=150為例分析波形及工作過(guò)程。設(shè)穩(wěn)態(tài)時(shí)已存在EDvt1: 觸發(fā)Ta導(dǎo)通，ud=uavL儲(chǔ)能（id增大）vt2后EDud(ua),vL釋放能量（id減?。﹙t3: 觸發(fā)Tb導(dǎo)通，ud=ub逆變工作輸出電壓v三相半波電路，如電感L足夠大而使電流id波v形連續(xù)，則每個(gè)晶閘管導(dǎo)電120，故從輸出電壓Ud波形不難求出直流輸出電壓：逆變工作輸出電壓v是一條余弦曲線，波形同整流v對(duì)于其它形式電路，它們的輸出電壓與控制角關(guān)系是一致的v只是具體的Udo與U2的比值不一致逆變工作輸出

5、電流vEd決定于電機(jī)轉(zhuǎn)速vUd可調(diào)節(jié)控制角改變其大小。v為了防止過(guò)大電流，可以調(diào)節(jié)v通過(guò)控制來(lái)控制電流大小Ud 。逆變工作小結(jié)vL足夠大時(shí)， 每個(gè)SCR導(dǎo)通120vUd =1.17U2cos vId=(ED-Ud)/R，v控制角可以調(diào)節(jié)Id大小v極性改變方法：v1.改變轉(zhuǎn)速方向v2.改變Ij方向逆變工作小結(jié)v對(duì)于不可能有負(fù)壓輸出的電路,不可能實(shí)現(xiàn)有源逆變。v如:橋式半控電路， 有續(xù)流二極管的電路。vUd = Ud0 cos ，vUd0=0.9U2（單相橋）vUd0=1.17U2(三相半波,vUd0=2.34U2( 三相橋式)逆變角概念v逆變角：為了分析和計(jì)算方便，通常把逆變工作時(shí)的控制角用表示

6、，稱“逆變角”。規(guī)定v全逆變時(shí)晶閘管也在自然換相點(diǎn)換相，此時(shí)輸出負(fù)壓最大，然后向左，即以與控制角計(jì)量相反的方向計(jì)量逆變角大小。v在/2 之間變化，對(duì)應(yīng)在/2 0 之間變化四. SCR的電壓波形六. 對(duì)觸發(fā)電路的要求v 以60的整流觸發(fā)與60的逆變觸發(fā)為例v 不同的工作狀態(tài)對(duì)觸發(fā)脈沖電路的不同要求。整流電路對(duì)觸發(fā)電路的要求v對(duì)于整流狀態(tài)，一套觸發(fā)脈沖電路可以同時(shí)供給多個(gè)晶閘管v如t1時(shí)，應(yīng)從a相換相到b相，此時(shí)b相電壓高，可以保證順利換相。v現(xiàn)在a相、c相電壓均低，與之相聯(lián)的晶閘管雖被供給觸發(fā)脈沖，但不會(huì)導(dǎo)通。逆變電路對(duì)觸發(fā)電路的要求v 對(duì)于逆變工作狀態(tài)，則只能依次觸發(fā)晶閘管Ta, Tb, Tc

7、v 如t2 時(shí)，由a相換流到b相，此時(shí)只能觸發(fā)Tbv因?yàn)楝F(xiàn)在Ub=Uc ，再要像整流狀態(tài)那樣將觸發(fā)脈沖同時(shí)供給三個(gè)晶閘管是不行的第三節(jié)三相橋式逆變電路v逆變工作的內(nèi)部條件和外部條件v三相橋式整流電路，如果工作時(shí)滿足實(shí)現(xiàn)有源逆變的兩個(gè)條件，就成為三相橋式逆變電路三相橋式電路的工作方式v對(duì)于整流電路v晶閘管必須成對(duì)導(dǎo)通v每個(gè)晶閘管導(dǎo)通120v每隔60電路換流一次v導(dǎo)通順序：T+a T-c T+b T-a T+cT-bv對(duì)于逆變電路器件工作方式不變！三相橋式電路的工作模態(tài)分析v設(shè)晶閘管T+c和T-b已經(jīng)導(dǎo)通v當(dāng)/3時(shí)，t1時(shí)刻觸發(fā)晶閘管T+av此時(shí)a相電壓高于c相，T+a導(dǎo)通vT+c承受反壓而關(guān)斷，

8、直流側(cè)輸出uab三相橋式電路的工作模態(tài)分析v在t1時(shí)刻后，直流側(cè)輸出uab小于零v 電流id從Ed正極流出經(jīng)晶閘管T-b流入b相，再由av相流出，經(jīng)晶閘管T+a回到Ed負(fù)極v 電能從直流電源流向交流電源三相橋式電路的工作模態(tài)分析v當(dāng)t2時(shí)刻觸發(fā)晶閘管T-cv此時(shí)c相電壓低于b相，T-c導(dǎo)通vT-b承受反壓而關(guān)斷，直流側(cè)輸出uac,且uac0v如此循環(huán)，在一個(gè)周期內(nèi)輸出電壓脈動(dòng)六次，因而波形中最低次諧波為六倍基頻，電壓的紋波因素更小。三相橋式電路的工作模態(tài)分析三相橋式逆變電路參數(shù)計(jì)算v逆變電路的參數(shù)計(jì)算與整流情況相似。v設(shè)電路內(nèi)電流連續(xù)，其輸出負(fù)平均電壓Ud為 或三相橋式逆變電路參數(shù)計(jì)算v直流電

9、流平均值為v式中：Rb 變壓器次級(jí)繞組電阻； Rd電路直流側(cè)包括電機(jī)電樞 電阻在內(nèi)的總電阻。v輸出電壓和電機(jī)電勢(shì)的極性和整流時(shí)相反， 式（3-5）中和均為負(fù)值。三相橋式逆變電路參數(shù)計(jì)算v輸出電流有效值I應(yīng)等于 其中v式中：Ir紋波電流有效值； In第n次諧波電流有效值。三相橋式逆變電路參數(shù)計(jì)算v晶閘管的有效值電流IT和平均值ITav分別為：三相橋式逆變電路參數(shù)計(jì)算v交流電源送到直流側(cè)的有功功率v逆變時(shí)，Ed為負(fù)值， Pd則一般也為負(fù)值， 表示功率從直流電源送到交流電源三相橋式逆變電路參數(shù)計(jì)算v根據(jù)工作波形可知，三相橋式電路線電流每周期內(nèi)流通時(shí)間為4/3,是晶閘管的兩倍因此變壓器次級(jí)線電流有效值

10、為：v三相電源的視在功率v功率因數(shù)仍為逆變失敗與控制角的限制逆變失敗與控制角的限制逆變顛覆概念v在整流電路中，如觸發(fā)不可靠造成丟失脈沖，其后果可能是某相無(wú)電壓輸出或全無(wú)輸出，造成停止供電。v在逆變電路中，如觸發(fā)不可靠，將使換相失敗，形成交流與直流兩電源的順極性串聯(lián)，造成短路而使逆變失敗，稱“逆變顛覆”。丟失觸發(fā)脈沖時(shí)的工作波形v當(dāng)丟失觸發(fā)脈沖時(shí)的工作波形：在t1時(shí)應(yīng)有觸發(fā)脈沖觸發(fā)晶閘管使b相導(dǎo)通，設(shè)此時(shí)觸發(fā)脈沖丟失:v在t1時(shí)刻，a相晶閘管將繼續(xù)導(dǎo)通，直到后來(lái)輸出電源電壓正半周期時(shí)，形成與電勢(shì)的順極性串聯(lián)，造成電路短路。觸發(fā)脈沖延時(shí)時(shí)的工作波形v在t1時(shí)應(yīng)有觸發(fā)脈沖觸發(fā)晶閘管使b相導(dǎo)通，由于觸

11、發(fā)電路故障，結(jié)果到t2時(shí)才觸發(fā)晶閘管v 在t2時(shí)刻，a相電壓已經(jīng)變得高于b相電壓，結(jié)果b相的晶閘管將承受反壓而不能導(dǎo)通，而晶閘管將繼續(xù)導(dǎo)通，a相繼續(xù)輸出直到出現(xiàn)正半波時(shí)，形成與電勢(shì)順極性串聯(lián)的短路。某相故障時(shí)的工作波形v此外，如果某相晶閘管發(fā)生故障，交流電源發(fā)生異常等均可造成逆變失敗。0時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)刻v當(dāng)0時(shí)的逆變狀態(tài)，電路輸出電壓為相電壓負(fù)半周的包絡(luò)線。這是在不考慮晶閘管的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間，也不考慮電源變壓器的漏抗的前提條件下。v如果過(guò)了0時(shí)刻末發(fā)生換相，會(huì)出現(xiàn)無(wú)法換相（應(yīng)換相的晶閘管不再承受正向電壓），原有導(dǎo)通相繼續(xù)導(dǎo)通直到形成順極性串聯(lián)短路。0時(shí)開(kāi)關(guān)延時(shí)影響v考慮晶閘管開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間，設(shè)電路原

12、來(lái)c相導(dǎo)通，現(xiàn)在觸發(fā)使a相導(dǎo)通；晶閘管開(kāi)通時(shí)間一般為6s，而關(guān)斷時(shí)間常需以10 s上。v如果仍在0進(jìn)換相，開(kāi)關(guān)延時(shí)會(huì)使實(shí)際換相時(shí)刻超過(guò)0的點(diǎn)v由于a相電壓已經(jīng)變得小于c相電壓，晶閘管將不可能導(dǎo)通，c相電壓將繼續(xù)輸出直到形成與的順極性串聯(lián)而短路。v為了避免這種情況，所以應(yīng)當(dāng)提前換相，即角應(yīng)留有余量。換相重疊角v實(shí)際變壓器都有漏抗，漏抗的存在將使換相不可能瞬間完成。v如a相電流由Id逐漸下降到零，b相電流逐漸上升到Id，這個(gè)過(guò)程需要的時(shí)間以重疊角表示。v如果仍在0進(jìn)換相，換相重疊角會(huì)使實(shí)際換相時(shí)刻超過(guò)0的點(diǎn)，而造成順極性串聯(lián)而短路v為了避免這種情況，同樣也必須提前換相，即角應(yīng)留有余量。逆變角裕量v

13、如若逆變角裕量不夠，如時(shí)，則到達(dá)0時(shí)換相尚未完成，過(guò)了0時(shí)，換相失敗，又將發(fā)生交流電源某相電壓的正半周期與電勢(shì)的順極性串聯(lián)現(xiàn)象。v所以逆變角必須留出足夠多的裕量（考慮開(kāi)關(guān)延時(shí)、換相重疊角等影響），保證在0時(shí)換相確實(shí)結(jié)束，最小逆變角minvmin =+v-換相重疊角，算法與整流時(shí)相同。v- SCR關(guān)斷時(shí)間折合成的電角度v- 安全裕度角，可取10度。第五節(jié)逆變工作狀態(tài)時(shí)電機(jī)的機(jī)械特性第六節(jié)有源逆變的應(yīng)用舉例v一直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng)v工程上常要求拖動(dòng)用的電機(jī)能實(shí)現(xiàn)快速的可逆控制，既能正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，又可作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)即制動(dòng)運(yùn)行，這就是所謂的四象限工作方式。v 改變他激直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的方法有兩種，或者是改變激磁電流的方向，或者改變電樞電流的方向。前者電磁慣性大，過(guò)渡過(guò)程較長(zhǎng)，后者快速性好，但設(shè)備容量大些，適合應(yīng)用于中小v容量的系統(tǒng)中。這里著重分析后者。v 采用兩組反并聯(lián)的晶閘管橋式全控電路，供電給電機(jī)電樞，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的可逆?zhèn)鲃?dòng)。接線如圖312所示。同時(shí)給出了對(duì)應(yīng)于四個(gè)象限酌兩組橋的工作情況。Ud和Ud分別表示整流v和逆變狀態(tài)下的輸出平