電力電子技術(shù)第十三次

第三章晶閘管有源逆變電路電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!3-2晶閘管直流可逆拖動(dòng)的工作原理很多生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)能正反向運(yùn)行即可逆拖動(dòng).改變直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向(T)的兩種方法:改變勵(lì)磁電壓極性(IF)改變電樞電壓極性(IA)電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!一.由晶閘管橋路供電,用接觸器控制直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)用接觸器來(lái)改變電樞電流的方向,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)KM1閉合時(shí),KM2斷開(kāi),正轉(zhuǎn);KM1斷開(kāi)時(shí),KM2閉合,反轉(zhuǎn);1)工作原理:電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!2)從正轉(zhuǎn)快速過(guò)渡到反轉(zhuǎn)的工作原理:1)KM1閉合,KM2斷開(kāi),調(diào)節(jié)α,使α<90o,變流器工作于整流狀態(tài),電機(jī)正轉(zhuǎn).2)為了快速制動(dòng),在KM1還處于閉合時(shí),調(diào)節(jié)α,使α>90o,在電抗器中感應(yīng)電勢(shì)的作用下,電路處于有源逆變狀態(tài),電抗器中的能量逆變?yōu)榻涣髂芰糠邓徒o電網(wǎng).

3)當(dāng)Id=0時(shí),斷開(kāi)KM1,使KM2閉合,在電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)E的作用下,電路仍然工作于有源逆變狀態(tài),電機(jī)工作于發(fā)電制動(dòng)的狀態(tài).隨著n下降,E也降低,為了產(chǎn)生最大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,調(diào)節(jié)逆變角β,使Ud也相應(yīng)下降,因此,電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降為0.4)調(diào)節(jié)α,使α<90o,變流器工作于整流狀態(tài),電機(jī)反轉(zhuǎn).電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!二.采用兩組變流橋的可逆電路卷?yè)P(yáng)機(jī)在重物上升時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn),電樞產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩;重物下降時(shí),自動(dòng)產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)反轉(zhuǎn).（即不需要電流改變方向去產(chǎn)生反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩）直流電機(jī)拖動(dòng)其它形式的負(fù)載時(shí),若通過(guò)改變電樞中電流的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn),由于一組變流橋中只能有一種電流流向,故需要兩組變流橋來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn).電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!當(dāng)正組變流橋工作時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn);反組變流橋工作時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn).在任何時(shí)間,只允許一組變流橋工作,另一橋路封鎖,這樣才不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流(不流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的兩組變流橋之間的電流)

邏輯無(wú)環(huán)流可逆電路的工作原理:電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!上頁(yè)的圖繪出了電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行時(shí)兩組變流器（簡(jiǎn)稱(chēng)正組橋、反組橋）的工作情況第1象限：正轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，正組橋工作在整流狀態(tài)，

p<p/2，EM<Uda(下標(biāo)中有表示整流，p表示正組）第2象限，正轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電運(yùn)行，反組橋工作在逆變狀態(tài)，bN<p/2（

N>p/2），EM>Udb(下標(biāo)中有b表示逆變，N表示反組）第3象限，反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，反組橋工作在整流狀態(tài)，

N

<p/2，EM<Uda第4象限，反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電運(yùn)行，正組橋工作在逆變狀態(tài)，bP<p/2（

P>p/2），EM>Udb電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!2)當(dāng)Id=0后,封鎖正組,調(diào)節(jié)反組的α>90o,

工作于有源逆變狀態(tài),電機(jī)發(fā)電制動(dòng),

n下降,E也降低,調(diào)節(jié)逆變角β,使Ud也相應(yīng)下降,電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降為0,電機(jī)中的能量返送給電網(wǎng)——他橋逆變(第二象限)3)當(dāng)n=0后,調(diào)節(jié)反組的α<90o,使反組工作于整流狀態(tài),電機(jī)反轉(zhuǎn).(第三象限)電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!有源逆變的應(yīng)用（續(xù)）繞線式異步電動(dòng)機(jī)晶閘管串級(jí)調(diào)速電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!3.4整流電路的諧波和功率因數(shù)·隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用日益廣泛，由此帶來(lái)的諧波(harmonics)和無(wú)功(reactivepower)問(wèn)題日益嚴(yán)重，引起了關(guān)注。無(wú)功的危害：導(dǎo)致設(shè)備容量增加。使設(shè)備和線路的損耗增加。線路壓降增大，沖擊性負(fù)載使電壓劇烈波動(dòng)。諧波的危害：降低設(shè)備的效率。影響用電設(shè)備的正常工作。引起電網(wǎng)局部的諧振，使諧波放大，加劇危害。導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾。電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!2）功率因數(shù)正弦電路中的情況電路的有功功率就是其平均功率：視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI無(wú)功功率定義為：Q=UIsinj功率因數(shù)l定義為有功功率P和視在功率S的比值：此時(shí)無(wú)功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān)系：功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差j決定的：l=cosj電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!1)單相橋式全控整流電路忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，帶阻感負(fù)載，直流電感L為足夠大（電流i2的波形見(jiàn)圖2-6）i2Owtd（2-72）變壓器二次側(cè)電流諧波分析：n=1,3,5,…（2-73）電流中僅含奇次諧波。各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。電流基波和各次諧波有效值為：電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!2）三相橋式全控整流電路圖2-23三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a=30時(shí)的波形阻感負(fù)載，忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，直流電感L為足夠大。以

=30為例，此時(shí)，電流為正負(fù)半周各120的方波，其有效值與直流電流的關(guān)系為：（2-78）tud1a=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥwtOwOwtOwtOidiawt1uaubuc（2-78）電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!波形畸變，電流波形中的高次諧波電流都是無(wú)功電流位移因數(shù)使電壓與基波電流的相位差變大，在負(fù)載電流一定時(shí)，交流輸入的視在功率近似不變，而輸出有功功率隨整流電壓的降低而減小變流電路功率因數(shù)低的原因:電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!采用接觸器的可逆電路設(shè)備簡(jiǎn)單在動(dòng)作頻繁,電流較大的場(chǎng)合,接觸器電弧嚴(yán)重,維修麻煩只適用于對(duì)快速性要求不高,容量不大的場(chǎng)合說(shuō)明:電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!應(yīng)用舉例:兩組晶閘管反并聯(lián)可逆線路三相半波三相橋式電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!反并聯(lián)可逆系統(tǒng)四象限運(yùn)行圖電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!工作過(guò)程分析:電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn):

1)將正組觸發(fā)脈沖后移,使α>90o,在E作用下正組晶閘管本應(yīng)關(guān)斷,但因Id迅速減小,在電抗器中感應(yīng)電勢(shì)(下正上負(fù))的作用下,電路進(jìn)入有源逆變狀態(tài),將Ld中能量返送給電網(wǎng)——本橋逆變(象限)電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn):正組投入觸發(fā)脈沖,且α<90o,反組封鎖,電機(jī)工作于正向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài).電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!介紹:有源逆變的應(yīng)用高壓直流輸電電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!圖5.32交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)繞線型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)子繞組的三相交流電經(jīng)三相不控整流橋輸出，其直流電壓平均值：令三相全控橋工作在有源逆變狀態(tài)，則

不計(jì)換流電壓損失：

則得電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速：

電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!1）諧波對(duì)于非正弦波電壓，滿(mǎn)足狄里赫利條件，可分解為傅里葉級(jí)數(shù)：n次諧波電流含有率以HRIn（HarmonicRatioforIn）表示

正弦波電壓可表示為：基波（fundamental）——頻率與工頻相同的分量諧波——頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量諧波次數(shù)——諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!非正弦電路中的情況有功功率、視在功率、功率因數(shù)的定義均和正弦電路相同，功率因數(shù)仍由式定義。不考慮電壓畸變，研究電壓為正弦波、電流為非正弦波的情況有很大的實(shí)際意義。非正弦電路的有功功率：P=UI1

cosj1功率因數(shù)為：

基波因數(shù)——n=I1/I，即基波電流有效值和總電流有效值之比位移因數(shù)（基波功率因數(shù)）——cosj1功率因數(shù)由基波電流相移和電流波形畸變這兩個(gè)因素共同決定的。電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!基波電流有效值為（2-74）

i2的有效值I=Id，結(jié)合式（2-74）可得基波因數(shù)為

（2-75）電流基波與電壓的相位差就等于控制角，故位移因數(shù)為（2-76）所以，功率因數(shù)為

（2-77）功率因數(shù)計(jì)算電力電子技術(shù)第十三次共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!變壓器二次側(cè)電流諧波分析：電流基波