電力電子資料第三章課件

第三章

晶閘管有源逆變電路相關(guān)概念：逆變：對(duì)應(yīng)于整流的逆過(guò)程，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。逆變電路：能夠?qū)崿F(xiàn)直流電逆變?yōu)榻涣麟姷碾娐?。變流電路（變流器）：整流和逆變兩種工作狀態(tài)可依照不同的工作條件相互轉(zhuǎn)化的同一晶閘管電路。逆變電路的分類(lèi)有源逆變：將逆變電路的交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的交流電反送到電網(wǎng)去。無(wú)源逆變：逆變器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而是直接接到負(fù)載，即將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載

以三相全控橋式電路為例，這時(shí)電流Id仍保持與整流運(yùn)行狀態(tài)相同的流動(dòng)方向，但Ud改變了極性，功率由直流側(cè)流向可控整流電路的交流側(cè)電網(wǎng)。三相可控整流電路的這種逆變模式的工作狀態(tài)，只有如圖所示在直流側(cè)存在一個(gè)穩(wěn)定的能源時(shí)才是有可能的。這個(gè)穩(wěn)定的能源可以是一個(gè)光電或風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)所轉(zhuǎn)換出來(lái)的電能，經(jīng)過(guò)逆變電路變換成三相交流電再連接到統(tǒng)一的電網(wǎng)中去。逆變可以節(jié)能、提高系統(tǒng)性能的作用。如：有軌電車(chē)的制動(dòng)、吊車(chē)的下放貨物、電氣可逆調(diào)速系統(tǒng)等。注意，兩個(gè)電源的不能形成順向串聯(lián)。

因?yàn)镽a阻值很小,其兩端電壓也很小，因此，Ud≈E，此時(shí)電流Id從電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)E的正端注入，直流電機(jī)吸收功率。如果在電機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使控制角α減小，則Ud增大，Id瞬時(shí)值也隨之增大，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩增大，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高。隨著轉(zhuǎn)速升高，E增大，Id隨之減小，最后恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值，此時(shí)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在較高轉(zhuǎn)速狀態(tài)。反之，如果使角增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小。所以，改變晶閘管的控制角，可以很方便地對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。

2、全波整流電路工作在逆變狀態(tài)

整流電路的控制角α必須在范圍內(nèi)變化。此時(shí)，電流Id為：由于晶閘管單向?qū)щ娦?，Id方向仍然保持不變。如果|E|<|Ud|，則Id=0，如果|E|>|Ud|，則Id≠0。電動(dòng)勢(shì)的極性改變了，而電流的方向未變，因此，功率的傳遞關(guān)系便發(fā)生了變化，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，發(fā)出直流功率，整流電路將直流功率逆變?yōu)?0Hz的交流電返送到電網(wǎng)，這就是有源逆變工作狀態(tài)。逆變時(shí)，電流Id的大小取決于E與Ud

，而E由電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，Ud可以調(diào)節(jié)控制角改變其大小。為了防止過(guò)電流，同樣應(yīng)滿足E≈Ud的條件。

在逆變工作狀態(tài)下，雖然控制角α在間變化，晶閘管的陽(yáng)極電位大部分處于交流電壓的負(fù)半周期，但由于有外接直流電動(dòng)勢(shì)E的存在，使晶閘管仍能承受正向電壓導(dǎo)通。二、

三相半波有源逆變電路

圖2.6.4三相半波有源逆變電路及其波形

圖2.6.4（a）為三相半波整流器帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的電路,并假設(shè)負(fù)載電流連續(xù)。

當(dāng)α在范圍內(nèi)變化時(shí)，變流器輸出電壓的瞬時(shí)值在整個(gè)周期內(nèi)雖然有正有負(fù)或者全部為負(fù)，但負(fù)的面積總是大于正的面積，故輸出電壓的平均值Ud為負(fù)值。電機(jī)E的極性具備有源逆變的條件。當(dāng)α在范圍內(nèi)變化且

E＞Ud時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)有源逆變。1、工作原理

圖2.6.4

三相半波整流電路的逆變工作狀態(tài)

2、參數(shù)計(jì)算變流器逆變時(shí)，直流測(cè)電壓計(jì)算公式與整流時(shí)一樣。當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，有：(2.6.3)(5.7.4)式中U2為相電壓的有效值。由于逆變時(shí)α>90°，故cos計(jì)算不大方便，于是引入逆變角β，令α=π-β，則（2.6.3）改寫(xiě)成：逆變角為β的觸發(fā)脈沖位置從α=π的時(shí)刻左移β角來(lái)確定。二、采用兩組變流橋的可逆電路若電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)電制動(dòng)，相應(yīng)的變流器由整流轉(zhuǎn)為逆變，則電流必須改變方向，這是不能在同一組變流橋內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。因此必須采用兩組變流橋，將其極性反連接，一組工作在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，另一組工作在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。反并聯(lián)連接電路邏輯無(wú)環(huán)流有環(huán)流錯(cuò)位無(wú)環(huán)流（一）邏輯控制無(wú)環(huán)流可逆電路的基本原理環(huán)流：不流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的兩組變流橋之間的電流。環(huán)流的產(chǎn)生：兩組橋路同時(shí)工作在整流狀態(tài)。消除環(huán)流的方法：任何時(shí)間內(nèi)只允許一組橋路工作。工作情況：

正轉(zhuǎn)整流→正轉(zhuǎn)逆變→反轉(zhuǎn)整流→反轉(zhuǎn)逆變極性檢測(cè)：判斷轉(zhuǎn)矩方向。當(dāng)實(shí)際的轉(zhuǎn)矩方向與給定信號(hào)的要求不一致時(shí)，要進(jìn)行兩組橋觸發(fā)脈沖間的切換。零電流檢測(cè)：檢測(cè)電流是否接近零?？刂扑绤^(qū)：10ms（三）錯(cuò)位無(wú)環(huán)流可逆電路的基本原理特