有源逆變電路教學(xué)課件

1、5-12.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)2.7.1 逆變的概念2.7.2 三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)2.7.3 逆變失敗與最小逆變角的限制5-12.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)2.7.1 逆變的5-2逆變（Invertion）把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，整流的逆過(guò)程。逆變電路把直流電逆變成交流電的電路。有源逆變電路交流側(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)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸電等。無(wú)源逆變電路變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載。2.7.1 逆變的概念1) 什么是逆變？為什么要逆變？5-2逆變（Invertion）把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，整5-3對(duì)于可控整流電

2、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。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱(chēng)為變流電路。5-3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5-4同極性EG EM 同極性EM EG 反極性，形成短路2) 直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)5-4同極性EG EM 同極性EM EG 5-5交流電網(wǎng)輸出電功率電動(dòng)機(jī)輸出電功率3) 逆變產(chǎn)生的條件單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)5-5交流電網(wǎng)輸出電功率電動(dòng)機(jī)輸出電功率3) 逆變產(chǎn)生的條5-6a)b)u10udu20u10aOOwtwtIdidUdEMu10udu20u10OOwtwtIdidUd /2，使Ud為負(fù)值。半控

3、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。5-7從上述分析中，可以歸納出產(chǎn)生逆變的條件有二：有直流電動(dòng)5-82.7.2三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變和整流的區(qū)別：控制角 不同 0 p /2 時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。 p /2 p /2時(shí)的控制角用p- = b表示，b 稱(chēng)為逆變角。逆變角b和控制角a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。5-9逆變角b把a(bǔ) p /2時(shí)的控制角用p- = b5-10逆變狀態(tài)的晶閘管導(dǎo)通角是：?jiǎn)蜗嚯娐罚?80三相逆變電路：120逆變電路的數(shù)量關(guān)系：可

4、沿用整流的辦法來(lái)處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各項(xiàng)問(wèn)題5-10逆變狀態(tài)的晶閘管導(dǎo)通角是：5-11uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb =p4b =p3b =p6b =p4b =p3b =p6wt1wt3wt25-11uabuacubcubaucaucbuabuacub5-12有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即輸出平均電壓：5-12有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：輸出直流電流的平均值亦可5-13有源逆變狀態(tài)時(shí)各電

5、量的計(jì)算：每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2p/3，故流過(guò)晶閘管的電流有效值為：從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為：當(dāng)逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。5-13有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2p/3，5-14有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：5-14有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：在三相橋式電路中，變壓器5-152.7.3逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗（逆變顛覆） 逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流。5-152.7.3逆變

6、失敗與最小逆變角的限制逆變失?。孀冾?-162.7.3逆變失敗與最小逆變角的限制觸發(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。晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。交流電源缺相或突然消失。變壓器漏抗的影響，換相的裕量角不足，引起換相失敗。1) 逆變失敗的原因5-162.7.3逆變失敗與最小逆變角的限制觸發(fā)電路工作不可5-17uduaubucOwtOwtuG脈沖丟失脈沖延時(shí)uduaubucOwtOwtuG5-17uduaubucOwtOwtuG脈沖丟失脈沖延時(shí)ud5-18uduaubucOwtOwtuG晶閘管發(fā)生故障交流電源缺相自行

7、分析5-18uduaubucOwtOwtuG晶閘管發(fā)生故障交流電5-19考慮變壓器漏抗換相重疊角的影響：5-19考慮變壓器漏抗換相重疊角的影響：5-20考慮變壓器漏抗換相重疊角的影響：當(dāng)b g 時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。如果b g 時(shí)（從右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘管（VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT1)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。 udOOidwtwtuaubucuaubpbgb giVT1iVTiVT3iVTiVT3225-20考慮變壓器漏抗換相重疊角的影響：當(dāng)b g 時(shí)，換相5-212) 最小逆變角bmin的限制逆變時(shí)允許采用的最小逆變角b 應(yīng)等于bmin

8、=d +g+qd 晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度g 換相重疊角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。主要針對(duì)脈沖不對(duì)稱(chēng)程度（一般可達(dá)5）。值約取為10。這樣， bmin一般取3035。5-212) 最小逆變角bmin的限制d 晶閘管的關(guān)斷時(shí)5-222.8 晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)2.8.1 工作于整流狀態(tài)時(shí)2.8.2 工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)2.8.3 直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng)5-222.8 晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)2.8.1 工作于5-23晶閘管可控整流裝置帶直流電動(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。是可控整流裝置的主要用途之一。對(duì)

9、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。其二是由整流電路供電時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況。本節(jié)主要從第二個(gè)方面進(jìn)行分析。5-23晶閘管可控整流裝置帶直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載組成的系統(tǒng)。對(duì)該系5-242.8.1工作于整流狀態(tài)時(shí)udOidwtuaubucaudOiaibicicwtEUdidR反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載：電流連續(xù)工作狀態(tài) 電流斷續(xù)工作狀態(tài)通常在電樞回路串聯(lián)一平波電抗器，保證整流電流在較大范圍內(nèi)連續(xù)，如圖2-48。5-242.8.1工作于整流狀態(tài)時(shí)udOidwtuaubuc5-251) 電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性其機(jī)械特性是一組平行的直線，其斜率由于內(nèi)阻不一定相同而稍有差異。調(diào)節(jié)a 角，即

10、可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。Ona1a2Ud反，電樞電流改變方向，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，電能回饋電網(wǎng)，反組處于逆變狀態(tài)。運(yùn)行在第二象限。5-35三相全控橋無(wú)環(huán)流接線5-36三相全控橋無(wú)環(huán)流接線電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，轉(zhuǎn)速減小，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，改變反組的逆變角，使其大于90度，即控制角小于90度，工作在整流狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)。5-36三相全控橋無(wú)環(huán)流接線5-37對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行時(shí)兩組變流器工作情況5-37對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行時(shí)兩組變流器工作情況5-38兩套變流裝置反并聯(lián)連接的可逆電路的概念和結(jié)論：環(huán)流是指只在兩組變流器之間流動(dòng)而不經(jīng)過(guò)負(fù)載的電流。正向運(yùn)行時(shí)由正組變流器供電；反向運(yùn)行時(shí)，則由反組變流器供電。根據(jù)對(duì)環(huán)流的處理

11、方法，反并聯(lián)可逆電路又可分為不同的控制方案，如配合控制有環(huán)流（ ）、可控環(huán)流、邏輯控制無(wú)環(huán)流和錯(cuò)位控制無(wú)環(huán)流等。電動(dòng)機(jī)都可四象限運(yùn)行?？筛鶕?jù)電動(dòng)機(jī)所需運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)決定哪一組變流器工作及其工作狀態(tài)：整流或逆變。5-38兩套變流裝置反并聯(lián)連接的可逆電路的概念和結(jié)論：環(huán)流是5-39a=b 配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)對(duì)正、反兩組變流器同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖，并嚴(yán)格保證a=b 的配合控制關(guān)系 。假設(shè)正組為整流，反組為逆變，即有a P=b N ，UdaP=UdbN，且極性相抵，兩組變流器之間沒(méi)有直流環(huán)流。但兩組變流器的輸出電壓瞬時(shí)值不等，會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)環(huán)流。串入環(huán)流電抗器LC限制環(huán)流。5-39a=b 配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)5-40邏輯無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)工程上使用較廣泛，不需設(shè)置環(huán)流電抗器。