第四章、有源逆變電路.

1、四、四、 有源逆變電路有源逆變電路4.1 逆變的概念逆變的概念1) 什么是逆變？什么是逆變？逆變（逆變（Invertion）把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，整整流的逆過程流的逆過程。逆變電路逆變電路把直流電逆變成交流電的電路。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)。交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。 應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸電等。步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸電等。無源逆變電路無源逆變電路變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián) 接，接，而直接接到負(fù)而直接接到負(fù) 載，將在第

2、載，將在第8章介紹。章介紹。對(duì)于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆對(duì)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。既工變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為變流電路變流電路。2) 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)a）兩電動(dòng)勢(shì)同極性）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EG EM b）兩電動(dòng)勢(shì)同極性）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EM EG c）兩電動(dòng)勢(shì)反極性，形成短路）兩電動(dòng)勢(shì)反極性，形成短路電路過程分析。電路過程分析。兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極

3、性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向低的，回路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)間交換很大的功率。低的，回路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)間交換很大的功率。直流電機(jī)的直流電機(jī)的發(fā)電反饋制動(dòng)狀態(tài)：發(fā)電反饋制動(dòng)狀態(tài)： 電源電壓突減使電源電壓突減使n n0 0 ，或位能性負(fù)載使，或位能性負(fù)載使nn，nnnn0 0，E EMMEEG G，電機(jī)發(fā)出功率，能量的傳遞方向逆轉(zhuǎn)。直流電源吸收功率。電機(jī)發(fā)出功率，能量的傳遞方向逆轉(zhuǎn)。直流電源吸收功率。 0nTLTnn位能性負(fù)載使 nn0R+MGEaIME_PGobacknABCTLT電源電壓突減3) 逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件單相全波電路代替上述發(fā)單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)電機(jī)電動(dòng)

4、狀態(tài)：電動(dòng)狀態(tài)：UdEM， 900，Id從從EM正端流入正端流入，R+dIME_P+_dUREUIMdd 3) 逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)R+dIME_P+_dUDC電機(jī)的倒發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)：電機(jī)的倒發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)：由于由于SCR的單導(dǎo)性，的單導(dǎo)性，Id方向不變，應(yīng)使方向不變，應(yīng)使Ud與與EM同時(shí)都反極性，同時(shí)都反極性， =9001800，并且，并且， | Ud| /2，使Ud為負(fù)值。注意：注意：半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。產(chǎn)生逆

5、變的條件：產(chǎn)生逆變的條件：（兩條件同時(shí)具備）（兩條件同時(shí)具備）4.2 三相有源逆變電路三相有源逆變電路逆變和整流的區(qū)別逆變和整流的區(qū)別：控制角 不同 0 /2 時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。 /2 /2時(shí)的控制角用 = b b表示，b b 稱為逆變角逆變角。逆變角b b和控制角 的計(jì)量方向相反，其大小自b =0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量。 ME+RLdI+dU三相全控橋電路三相全控橋電路三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2ud

6、wtOwtOb =4b =3b =6b =4b =3b =6wt1wt3wt2輸出直流電流的平均值222.34cos1.35cosdLUUUbb 每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2 /3，故流過晶閘管的電流有效值為：ddVTIII577. 03功率平衡關(guān)系：2MddddEIUIRI在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：ddVTIIII816.03222有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：RUEIdMd4.3 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗逆變失?。孀冾嵏玻?逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘

7、管電路電路短路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)順向串聯(lián)，形成很大，形成很大短路電流短路電流。觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相，沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相，使使UdUd變正，變正，順向串聯(lián)順向串聯(lián)。 晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。使使UdUd的正弦的正弦片段延續(xù)到正半周，正面積增大。片段延續(xù)到正半周，正面積增大。交流電源缺相或突然消失，

8、交流電源缺相或突然消失，SCRSCR仍可導(dǎo)通，交流側(cè)仍可導(dǎo)通，交流側(cè)失去對(duì)直失去對(duì)直流電動(dòng)勢(shì)流電動(dòng)勢(shì)E EMM的平衡作用的平衡作用， E EMM的上負(fù)下正，經(jīng)的上負(fù)下正，經(jīng)SCRSCR形成短路。形成短路。換相的裕量角不足，引起換相失敗。換相的裕量角不足，引起換相失敗。換流重疊角換流重疊角 的影響的影響。1) 逆變失敗的原因逆變失敗的原因換相重疊角的影響：換相重疊角的影響：當(dāng)當(dāng)b b 時(shí)，換相時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)能承受反壓而關(guān)斷。斷。如果如果b b 時(shí)時(shí)，該通的晶閘管（，該通的晶閘管（VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（閘管（VT1)不能關(guān)斷，最

9、終導(dǎo)致逆變失敗。不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。 udOOidwtwtubucuaubucpbb iVT1iVTiVT3iVTiVT3222) 確定確定最小逆變最小逆變角角b bmin的依據(jù)的依據(jù)逆變時(shí)允許采用的最小逆變逆變時(shí)允許采用的最小逆變角角b b 應(yīng)等于應(yīng)等于b bmin=d d + +q qd d 晶閘管的關(guān)斷時(shí)間晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度折合的電角度 換相重疊角q q安全裕量角tq大的可達(dá)200300ms，折算到電角度約45。隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。主要針對(duì)主要針對(duì)脈沖不對(duì)稱程度（一般可達(dá)脈沖不對(duì)稱程度（一般可達(dá)5 ），），值約

10、值約取為取為10 。 換相重疊角的確定：換相重疊角的確定：1) 查閱有關(guān)手冊(cè)查閱有關(guān)手冊(cè) （舉例如下）（舉例如下）整流電壓整流電壓整流電流整流電流變壓器容量變壓器容量短路電壓比短路電壓比Uk% 220V800A240kV。A5%15 20 2) 參照參照整流時(shí)整流時(shí) 的計(jì)算方法的計(jì)算方法0coscos()dBdmI XU根據(jù)逆變工作時(shí)根據(jù)逆變工作時(shí) ，并設(shè)，并設(shè) ，上式可改寫成，上式可改寫成bb0cos1dBdmI XU這樣，這樣， b bmin一般取一般取30 35 。4.4 晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)晶閘管可控整流裝晶閘管可控整流裝置帶

11、直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載組成的系統(tǒng)。置帶直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載組成的系統(tǒng)。是電力拖動(dòng)系統(tǒng)中主要的一種。是電力拖動(dòng)系統(tǒng)中主要的一種。是可控整流裝置的主要用途之一是可控整流裝置的主要用途之一。 對(duì)該系統(tǒng)的研究包括兩個(gè)方面：對(duì)該系統(tǒng)的研究包括兩個(gè)方面：其一是在帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)整流電路的工作情況。其一是在帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)整流電路的工作情況。其二是由整流電路供電時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況。其二是由整流電路供電時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況。整流電路工作于整流電路工作于整流狀態(tài)整流狀態(tài)和和逆變狀態(tài)逆變狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況存在較大區(qū)別。的工作情況存在較大區(qū)別。 4.4 晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 如果忽略電動(dòng)機(jī)的電樞電感，直

12、流側(cè)也不串入如果忽略電動(dòng)機(jī)的電樞電感，直流側(cè)也不串入平波電感，則平波電感，則只有當(dāng)晶閘管導(dǎo)通相的交流電壓瞬時(shí)只有當(dāng)晶閘管導(dǎo)通相的交流電壓瞬時(shí)值大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)才有電流輸出值大于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)才有電流輸出。此時(shí)負(fù)載電流是。此時(shí)負(fù)載電流是斷續(xù)的，這對(duì)整流電路和電動(dòng)機(jī)負(fù)載的工作都是不斷續(xù)的，這對(duì)整流電路和電動(dòng)機(jī)負(fù)載的工作都是不利的，實(shí)際應(yīng)用中要盡量避免出現(xiàn)利的，實(shí)際應(yīng)用中要盡量避免出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)負(fù)載電流斷續(xù)的的工作情況。工作情況。整流波形4.4.1 整流狀態(tài)時(shí)的工作情況整流狀態(tài)時(shí)的工作情況 通常在電樞回路串聯(lián)通常在電樞回路串聯(lián)平波電抗器平波電抗器，減緩負(fù)載，減緩負(fù)載電流的脈動(dòng)，保證整流電流在較大范圍內(nèi)連

13、續(xù)。電流的脈動(dòng)，保證整流電流在較大范圍內(nèi)連續(xù)。DC回路3） 帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況idOEudwtIdOwtqd212sinUEdGoback三相半波整流帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載，且加平波電抗器時(shí)，三相半波整流帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載，且加平波電抗器時(shí)， 整流電路的整流電路的直流電壓平衡方程直流電壓平衡方程為為 R = ，將，將 視為視為換相壓降的等換相壓降的等效直流電阻效直流電阻。RB為為變壓器的等效電阻變壓器的等效電阻，它包括，它包括變壓器二次繞組本身的電阻以及一次繞組電阻變壓器二次繞組本身的電阻以及一次繞組電阻折算到二次側(cè)的等效電阻；折算到二次側(cè)的等效電阻； RM為為電樞內(nèi)阻電樞內(nèi)

14、阻； U為為晶閘管本身的晶閘管本身的管壓降管壓降，它基本上是一恒值。，它基本上是一恒值。UIREUdMd23BMBXRR23BXDC回路 dUdIRLME圖4-9 整流狀態(tài)下的直流側(cè)等效回路Goback整流波形 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)有兩種工作狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)有兩種工作狀態(tài)：負(fù)載電流較大時(shí)的負(fù)載電流較大時(shí)的電電流連續(xù)流連續(xù)工作狀態(tài)；電流較小時(shí)的工作狀態(tài)；電流較小時(shí)的電流斷續(xù)電流斷續(xù)工作狀態(tài)。工作狀態(tài)。1. 電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 三相半波整流電路，三相半波整流電路，反電動(dòng)勢(shì)特性方程反電動(dòng)勢(shì)特性方程為為 轉(zhuǎn)速與電流的機(jī)械特性轉(zhuǎn)速與電流的機(jī)械特性關(guān)系式為關(guān)系式為 晶閘管導(dǎo)通壓降一

15、般為晶閘管導(dǎo)通壓降一般為1V左右，可以忽略，從而做左右，可以忽略，從而做出不同出不同 時(shí)時(shí)n與與Id的關(guān)系。其機(jī)械特性與由直流發(fā)電的關(guān)系。其機(jī)械特性與由直流發(fā)電機(jī)供電時(shí)的機(jī)械特性是相似的，是一組平行的直線。機(jī)供電時(shí)的機(jī)械特性是相似的，是一組平行的直線。 UIRUEdMcos17. 12edeCUIRCUncos17. 12nKnCEeeM DC回路線性特性三相全控橋整流電路電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的機(jī)械特性三相全控橋整流電路電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的機(jī)械特性方程：方程： 可畫出可畫出以電流表示的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性以電流表示的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性。一般表達(dá)式：一般表達(dá)式： EM n，Id T，對(duì)應(yīng)于不同對(duì)應(yīng)于不同 角，也可得角，

16、也可得nT機(jī)機(jī)械特性曲線。械特性曲線。在在 角一定的情況下，角一定的情況下，Ud一定，隨著負(fù)載的加一定，隨著負(fù)載的加重，轉(zhuǎn)速重，轉(zhuǎn)速n下跌，下跌，反電勢(shì)反電勢(shì)EM降低降低， Id增大，進(jìn)增大，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，因而導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速入穩(wěn)態(tài)，因而導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n也下跌。也下跌。 deeICRCUncos34. 22RIUEddM)(線性特性DC回路 KenoGoback2.電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 由于整流電壓是一個(gè)脈動(dòng)的直流電壓，當(dāng)電動(dòng)由于整流電壓是一個(gè)脈動(dòng)的直流電壓，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載減小時(shí)，平波電抗器中的機(jī)的負(fù)載減小時(shí)，平波電抗器中的電感儲(chǔ)能減電感儲(chǔ)能減小小，致使電流不

17、再連續(xù)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特，致使電流不再連續(xù)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也就性也就呈現(xiàn)出非線性呈現(xiàn)出非線性。 電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的第一個(gè)特點(diǎn)電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的第一個(gè)特點(diǎn): 當(dāng)當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速抬高。電流斷續(xù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速抬高。 v 由三相半波電路電流連續(xù)時(shí)反電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式，當(dāng)由三相半波電路電流連續(xù)時(shí)反電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式，當(dāng) =60 ，Id=0時(shí)，設(shè)對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)為時(shí)，設(shè)對(duì)應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)為 ， 其值為其值為 0E220585. 060cos17. 1UUUEd非線性特性非線性特性 圖4-10 電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)勢(shì)的特性曲線Gobackv實(shí)際上，當(dāng)實(shí)際上，當(dāng)Id減小至某一定值減

18、小至某一定值Idmin以后，電流變?yōu)橐院?，電流變?yōu)閿嗬m(xù)，真正的理想空載點(diǎn)遠(yuǎn)大于此值，因?yàn)榇藭r(shí)晶斷續(xù)，真正的理想空載點(diǎn)遠(yuǎn)大于此值，因?yàn)榇藭r(shí)晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)的閘管觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)的相電壓瞬時(shí)值相電壓瞬時(shí)值為為 。v考慮考慮直流等效回路直流等效回路，左側(cè)電源為脈動(dòng)直流電壓，左側(cè)電源為脈動(dòng)直流電壓ud波波形，形，最大瞬時(shí)值最大瞬時(shí)值為為 ，并且由于整流器件的單向，并且由于整流器件的單向?qū)щ娦?，回路電流?dǎo)電性，回路電流Id的方向是固定的，的方向是固定的，只有當(dāng)反電只有當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)EM等于脈動(dòng)直流電壓等于脈動(dòng)直流電壓ud的最大峰值時(shí)，電流才的最大峰值時(shí)，電流才能完全等于零能完全等于零，否則，只要，否則，只要E

19、M比比ud的最大峰值略小的最大峰值略小一點(diǎn)，就總是存在斷斷續(xù)續(xù)的電流脈沖。因此一點(diǎn)，就總是存在斷斷續(xù)續(xù)的電流脈沖。因此 才是才是實(shí)際的理想空載點(diǎn)實(shí)際的理想空載點(diǎn)。 22U22U22UDC回路整流波形非線性特性 Gobackv 只要只要 ，u ud d的最大峰值總是的最大峰值總是 ，所以電動(dòng)機(jī)的實(shí)際，所以電動(dòng)機(jī)的實(shí)際空載反電動(dòng)勢(shì)都是空載反電動(dòng)勢(shì)都是 。v 當(dāng)當(dāng) 以后，以后，u ud d的脈動(dòng)峰值減小，實(shí)際空載反電動(dòng)勢(shì)也將的脈動(dòng)峰值減小，實(shí)際空載反電動(dòng)勢(shì)也將減小減小 。 機(jī)械特性的第二個(gè)特點(diǎn)：在電流斷續(xù)區(qū)內(nèi)電動(dòng)機(jī)的機(jī)機(jī)械特性的第二個(gè)特點(diǎn)：在電流斷續(xù)區(qū)內(nèi)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，具有非線性特性，即負(fù)載電

20、流（或轉(zhuǎn)矩）械特性變軟，具有非線性特性，即負(fù)載電流（或轉(zhuǎn)矩）變化很小也可引起很大的轉(zhuǎn)速變化。變化很小也可引起很大的轉(zhuǎn)速變化。v 設(shè)整流控制角設(shè)整流控制角a a一定，由于輕載時(shí)電流斷續(xù)，各晶閘管的導(dǎo)通一定，由于輕載時(shí)電流斷續(xù)，各晶閘管的導(dǎo)通角角 ，u ud d波形將發(fā)生變化，直線波形將發(fā)生變化，直線E E以下的部分作用時(shí)間縮以下的部分作用時(shí)間縮短，短，負(fù)面積減小負(fù)面積減小，平均面積，平均面積U Ud d比電流連續(xù)時(shí)的計(jì)算值升高，比電流連續(xù)時(shí)的計(jì)算值升高，在在電流連續(xù)的條件下得出的電流連續(xù)的條件下得出的U Ud d計(jì)算公式不再適用計(jì)算公式不再適用。在負(fù)載所要求。在負(fù)載所要求的平均電流的平均電流I

21、Id d一定的情況下，反電勢(shì)一定的情況下，反電勢(shì)E EMM也將比連續(xù)時(shí)升高。負(fù)也將比連續(xù)時(shí)升高。負(fù)載越輕，電流越小，電流斷續(xù)就越明顯，因而上述情況越加嚴(yán)載越輕，電流越小，電流斷續(xù)就越明顯，因而上述情況越加嚴(yán)重，特性越軟。重，特性越軟。 6022U22U 60120q特性曲線整流波形特性曲線 圖4-11 考慮電流斷續(xù)時(shí)不同 時(shí)反電動(dòng)勢(shì)的特性曲線（1 2 3 460）Gobackl電流斷續(xù)區(qū)范圍大小的影響因素：電流斷續(xù)區(qū)范圍大小的影響因素：v 電流斷續(xù)區(qū)的范圍取決于平波電感電流斷續(xù)區(qū)的范圍取決于平波電感L L的大小，的大小，L L越大，斷續(xù)區(qū)的越大，斷續(xù)區(qū)的范圍就越小。范圍就越小。整流輸出電壓整流

22、輸出電壓u ud d是脈動(dòng)的，可分為兩部分：是脈動(dòng)的，可分為兩部分：直流分量直流分量U Ud d，和和交流分量交流分量。交流電流分量的大小主要取決于直流側(cè)的回路電。交流電流分量的大小主要取決于直流側(cè)的回路電感，特別是平波電感感，特別是平波電感L L的大小。的大小。電感越大，電流中交流分量電感越大，電流中交流分量就越小就越小。整流電壓的交流分量雖然較大，但電流中的交流分量與直流整流電壓的交流分量雖然較大，但電流中的交流分量與直流分量分量I Id d相比一般是很小的。由于直流分量相比一般是很小的。由于直流分量I Id d的大小由負(fù)載輕的大小由負(fù)載輕重來決定，當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，相應(yīng)電流的交流分量的影響就

23、越重來決定，當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，相應(yīng)電流的交流分量的影響就越顯著。當(dāng)負(fù)載小到一定數(shù)值致使整流電流中顯著。當(dāng)負(fù)載小到一定數(shù)值致使整流電流中交流分量的峰值交流分量的峰值大于平均電流大于平均電流I Id d時(shí)時(shí)，由于整流元件的單向?qū)щ娦?，將出現(xiàn)電，由于整流元件的單向?qū)щ娦?，將出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象。因此為了使流斷續(xù)現(xiàn)象。因此為了使I Id d較小時(shí)，電流仍能連續(xù)，就應(yīng)該較小時(shí)，電流仍能連續(xù)，就應(yīng)該減小電流的交流分量，增大平波電感減小電流的交流分量，增大平波電感L L可達(dá)到這一目的?？蛇_(dá)到這一目的。特性曲線整流波形v機(jī)械特性的第三個(gè)特點(diǎn)：隨著機(jī)械特性的第三個(gè)特點(diǎn)：隨著a 的增加，進(jìn)入斷的增加，進(jìn)入斷續(xù)區(qū)的電流值加

24、大。續(xù)區(qū)的電流值加大。 在在a90 ua1 ，則晶閘管將因承受，則晶閘管將因承受正向電壓而導(dǎo)通，直流側(cè)一定會(huì)產(chǎn)生電流，這正向電壓而導(dǎo)通，直流側(cè)一定會(huì)產(chǎn)生電流，這樣制動(dòng)轉(zhuǎn)矩將大于主動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)減速，反樣制動(dòng)轉(zhuǎn)矩將大于主動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)減速，反電勢(shì)電勢(shì)EM減小，直到減小，直到EM=E2時(shí)，滿足時(shí)，滿足E2= ua1 ，id完全等于零，達(dá)到轉(zhuǎn)矩平衡。完全等于零，達(dá)到轉(zhuǎn)矩平衡。理想空載時(shí)對(duì)應(yīng)的理想空載時(shí)對(duì)應(yīng)的EM = ua1 =E2，相應(yīng)的轉(zhuǎn)，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速速n0比比EM=E1時(shí)小得多（指絕對(duì)值），從而使時(shí)小得多（指絕對(duì)值），從而使機(jī)械特性曲線機(jī)械特性曲線在電流斷續(xù)區(qū)上翹很多在電流斷續(xù)區(qū)上翹很多。 同樣道

25、理，同樣道理，當(dāng)當(dāng)b b=30 時(shí)時(shí)，對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的ua=0，即，即ud脈脈動(dòng)的最小值為零，動(dòng)的最小值為零，故故n0=0。在在b b30 時(shí)時(shí)n0為正值。為正值。特性曲線觸發(fā)波形 圖4-14 有源逆變狀態(tài)下不同b角大小對(duì)理想空載轉(zhuǎn)速的影響aubucu1tw1b2b2E1Etw2uua1Goback 電流斷續(xù)區(qū)機(jī)械特性變軟電流斷續(xù)區(qū)機(jī)械特性變軟 （非線性）的原因（非線性）的原因 （第（第2個(gè)特點(diǎn)）個(gè)特點(diǎn)）設(shè)逆變角設(shè)逆變角b b一定，由于電流斷續(xù)，各晶閘管的一定，由于電流斷續(xù)，各晶閘管的導(dǎo)通角導(dǎo)通角 ，此時(shí)，此時(shí)ud波形中負(fù)面積減小波形中負(fù)面積減小，平均面積平均面積Ud比電流連續(xù)時(shí)的計(jì)算值也減小，在

26、比電流連續(xù)時(shí)的計(jì)算值也減小，在電流連續(xù)的條件下得出的電流連續(xù)的條件下得出的Ud計(jì)算公式同樣不再計(jì)算公式同樣不再適用。適用。在負(fù)載所要求的平均電流在負(fù)載所要求的平均電流Id一定的情況下，反一定的情況下，反電勢(shì)電勢(shì)EM的幅值也將比連續(xù)時(shí)降低。的幅值也將比連續(xù)時(shí)降低。負(fù)載電流越負(fù)載電流越小，電流斷續(xù)就越明顯小，電流斷續(xù)就越明顯，因而特性越軟。，因而特性越軟。Id稍稍有變化就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的很大變化。有變化就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的很大變化。120q特性曲線觸發(fā)波形 電流斷續(xù)區(qū)隨電流斷續(xù)區(qū)隨b b角的增大而展寬（第角的增大而展寬（第3個(gè)特點(diǎn)）個(gè)特點(diǎn)） 在在b b90 的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，b b越越大，大，ud波形的起

27、伏脈動(dòng)幅度波形的起伏脈動(dòng)幅度（交流分量）（交流分量）越越大大，因而斷續(xù)區(qū)加寬。圖中，因而斷續(xù)區(qū)加寬。圖中b b2比比b b1大，大，對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的ud波形的起伏脈動(dòng)幅度也較大。波形的起伏脈動(dòng)幅度也較大。 第第、象限中的特性和第象限中的特性和第、象限中的特性是分象限中的特性是分別屬于兩組變流器的，它們輸出整流電壓的極性彼此別屬于兩組變流器的，它們輸出整流電壓的極性彼此相反，故分別標(biāo)以相反，故分別標(biāo)以正組和反組變流器正組和反組變流器。 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工作點(diǎn)由第電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工作點(diǎn)由第象限的特性，轉(zhuǎn)到第象限的特性，轉(zhuǎn)到第象象限的特性時(shí)，表明電動(dòng)機(jī)由限的特性時(shí)，表明電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入發(fā)電制動(dòng)運(yùn)

28、發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行行。相應(yīng)的變流器由。相應(yīng)的變流器由正組整流正組整流轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)為反組逆變反組逆變，使電動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)軸上儲(chǔ)存的機(jī)械能逆變?yōu)榻涣麟娔芊此突仉娋W(wǎng)。機(jī)軸上儲(chǔ)存的機(jī)械能逆變?yōu)榻涣麟娔芊此突仉娋W(wǎng)。 電動(dòng)機(jī)在四個(gè)象限中的機(jī)械特性，對(duì)分析電動(dòng)機(jī)在四個(gè)象限中的機(jī)械特性，對(duì)分析直流可逆拖直流可逆拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)系統(tǒng)是十分有用的。是十分有用的。觸發(fā)波形特性曲線正反組結(jié)構(gòu) GobackR+dIME_P+_dUDC電機(jī)的倒發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)：電機(jī)的倒發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)：由于由于SCR的單導(dǎo)性，的單導(dǎo)性，Id方向不變，應(yīng)使方向不變，應(yīng)使Ud與與EM同時(shí)都反極性，同時(shí)都反極性， =9001800，并且，并且， | Ud| /2，使Ud

29、為負(fù)值。注意：注意：半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。產(chǎn)生逆變的條件：產(chǎn)生逆變的條件：（兩條件同時(shí)具備）（兩條件同時(shí)具備）4.2 三相有源逆變電路三相有源逆變電路逆變和整流的區(qū)別逆變和整流的區(qū)別：控制角 不同 0 /2 時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。 /2 /2時(shí)的控制角用 = b b表示，b b 稱為逆變角逆變角。逆變角b b和控制角 的計(jì)量方向相反，其大小自b =0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量。 ME+RLdI+dU三相全控橋電路三相全控橋電路三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形uab

30、uacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb =4b =3b =6b =4b =3b =6wt1wt3wt2輸出直流電流的平均值bbcos35. 1cos34. 222UUUd每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2 /3，故流過晶閘管的電流有效值為：ddVTIII577. 03從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為：dMddIEIRP2在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：ddVTIIII816.03222有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：RUE

31、IdMd4.3 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗逆變失?。孀冾嵏玻?逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路電路短路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)順向串聯(lián)，形成很大，形成很大短路電流短路電流。觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相，沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相，使使UdUd變正，變正，順向串聯(lián)順向串聯(lián)。

32、晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。使使UdUd的正弦的正弦片段延續(xù)到正半周，正面積增大。片段延續(xù)到正半周，正面積增大。交流電源缺相或突然消失，交流電源缺相或突然消失，SCRSCR仍可導(dǎo)通，交流側(cè)仍可導(dǎo)通，交流側(cè)失去對(duì)直失去對(duì)直流電動(dòng)勢(shì)流電動(dòng)勢(shì)E EMM的平衡作用的平衡作用， E EMM的上負(fù)下正，經(jīng)的上負(fù)下正，經(jīng)SCRSCR形成短路。形成短路。換相的裕量角不足，引起換相失敗。換相的裕量角不足，引起換相失敗。換流重疊角換流重疊角 的影響的影響。1) 逆變失敗的原因逆變失敗的原因換相重疊角的影響：換相重疊角的影響：當(dāng)當(dāng)b b 時(shí)，換相時(shí)，換相結(jié)束時(shí)

33、，晶閘管結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)能承受反壓而關(guān)斷。斷。如果如果b b 時(shí)時(shí)，該通的晶閘管（，該通的晶閘管（VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（閘管（VT1)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。 udOOidwtwtuaubucuaubpbb iVT1iVTiVT3iVTiVT3222) 確定確定最小逆變最小逆變角角b bmin的依據(jù)的依據(jù)逆變時(shí)允許采用的最小逆變逆變時(shí)允許采用的最小逆變角角b b 應(yīng)等于應(yīng)等于b bmin=d d + +q qd d 晶閘管的關(guān)斷時(shí)間晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度折合的電角度 換相重疊角q q安全裕量角tq大的可達(dá)200300ms，折算到電角度約45。