課題二 直流調(diào)速裝置

課題二直流調(diào)速裝置第1頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握單相橋式可控整流電路的工作原理。2.掌握有源逆變電路的工作原理。3.識別GTO的器件，了解其功能和作用。4.掌握GTO的工作原理。5.分析晶閘管直流調(diào)速裝置的工作原理。第2頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四二、課題描述本課題將以直流調(diào)速裝置為例，讓大家了解單相橋式可控整流電路和有源逆變電路在直流調(diào)速裝置中的應(yīng)用。內(nèi)圓磨床外形圖第3頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四圖2－1內(nèi)圓磨床及主軸電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速裝置電氣線路圖

穩(wěn)壓電路：提供給定電壓 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路：VT1、VT2提供觸發(fā)脈沖 單相橋式半控整流電路：提供電樞電壓 單相橋式不可控整流電路：提供勵(lì)磁電壓第4頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四三、相關(guān)知識點(diǎn)1單相橋式整流電路2有源逆變電路3可關(guān)斷晶閘管第5頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四1單相橋式整流電路1.1單相橋式全控整流電路1.2

單相橋式半控整流電路

第6頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四1.1單相橋式全控整流電路1)帶電阻負(fù)載的工作情況a)u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形工作原理及波形分析VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2負(fù)半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。電路結(jié)構(gòu)第7頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四電源電壓u2正半波：

0～α區(qū)間：VT1,4和VT2,3關(guān)斷

ud=0

，

uT1、4=1/2u2,uT2、3=-1/2u2

。α

～π區(qū)間：VT1,4導(dǎo)通，VT2,3關(guān)斷

a→VT1→R→VT4→b流通

ud=u2，

uT1、4=0

，

uT2、3=-u2

。

ωt=π處：因電源電壓過零，晶閘管VT1、VT4陽極電流也下降為零而關(guān)斷。

a)u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形第8頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四電源電壓u2負(fù)半波：π～π+α：VT1,4和VT2,3關(guān)斷ud=0

uT1、4=1/2u2,uT2、3=-1/2u2。π+α～2π：VT1,4關(guān)斷，VT2,3導(dǎo)通

b→VT3→R→VT2→a

ud=-u2；

uT1、4=u2，uT2、3=0ωt=2π：電源電壓再次過零VT2、VT3陽極電流也下降為零而關(guān)斷a)c)a)u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4第9頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)量關(guān)系a角的移相范圍為180。②．負(fù)載電流平均值的計(jì)算公式：pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4①．輸出電壓平均值的計(jì)算公式：第10頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四③．輸出電壓的有效值的計(jì)算公式：④．負(fù)載電流有效值的計(jì)算公式：⑤．流過每只晶閘管的電流的平均值的計(jì)算公式：⑥．流過每只晶閘管的電流的有效值的計(jì)算公式：⑦．晶閘管可能承受的最大電壓為：第11頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四2）帶阻感負(fù)載的工作情況

u2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形工作原理：①0～π：u2＞0

α～π

：VT1和VT4導(dǎo)通，VT2和VT3關(guān)斷，ud=u2；a→VT1→R→VT4→b流通uT1,4=0，uT2,3=-u2；

②π～2π：u2＜0π～π+a：VT1和VT4繼續(xù)導(dǎo)通，ud=u2；a→VT1→R→VT4→b流通uT1,4=0，uT2,3=-u2。

π+a

～2π：

VT1和VT4關(guān)斷，VT2和VT3導(dǎo)通ud=-u2；b→VT3→R→VT2→auT2,3=0，uT1,4=u2。2π

～2π+a：VT2和VT3繼續(xù)導(dǎo)通，ud=-u2；b→VT3→R→VT2→a

uT2,3=0，uT1,4=u2。第12頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四

數(shù)量關(guān)系①．輸出電壓平均值的計(jì)算公式：②．負(fù)載電流平均值的計(jì)算公式：③．流過一只晶閘管的電流的平均值和有效值的計(jì)算公式：④．晶閘管可能承受的最大電壓為：第13頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四電路結(jié)構(gòu)

單相全控橋中，每個(gè)導(dǎo)電回路中有2個(gè)晶閘管，1個(gè)晶閘管可以用二極管代替，從而簡化整個(gè)電路。如此即成為單相橋式半控整流電路（先不考慮VDR）。(1)電阻負(fù)載半控電路與全控電路在電阻負(fù)載時(shí)的工作情況相同。1.2單相橋式半控整流電路第14頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)量關(guān)系：①．輸出電壓平均值的計(jì)算公式：

的移相范圍是0°～180°。②．負(fù)載電流平均值的計(jì)算公式：③．流過一只晶閘管和整流二極管的電流的平均值和有效值的計(jì)算公式：④．晶閘管可能承受的最大電壓為：第15頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四（2）單相半控橋帶阻感負(fù)載的情況u2正半周：α

～π

：a→VT1→R→VD4→b流通ud=u2u2負(fù)半周：π～π+α

：由VT1和VD3續(xù)流，

a→VT1→R→VD3→a流通，ud=0π+α～2π：b→VT2→R→VD3→a流通ud=-u22π

～2π+α：由VT2和VD4續(xù)流b→VT2→R→VD4→b流通ud=0晶閘管：觸發(fā)時(shí)刻換流二極管：電源過零時(shí)換流VD3負(fù)半周通VD4正半周通第16頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四電路缺點(diǎn)：可能會(huì)發(fā)生失控。當(dāng)

α突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，其平均值保持恒定，稱為失控。第17頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四續(xù)流二極管的作用避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。有續(xù)流二極管VDR時(shí)，續(xù)流過程由VDR完成，消除自然續(xù)流現(xiàn)象及時(shí)關(guān)斷晶閘管。續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降，有利于降低損耗。第18頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四帶續(xù)流二極管時(shí)單相橋式半控整流電路續(xù)流過程由續(xù)流二極管完成，晶閘管導(dǎo)通角有變化即電流公式不同uOb)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR第19頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)量計(jì)算：①．輸出電壓平均值的計(jì)算公式：的移相范圍是0°～180°。②．負(fù)載電流平均值的計(jì)算公式：③．流過一只晶閘管和整流二極管的電流的平均值和有效值的計(jì)算公式：④．流過續(xù)流二極管的電流的平均值和有效值分別為：⑤．晶閘管可能承受的最大電壓為：第20頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四單相橋式半控整流電路的另一種接法：相當(dāng)于把圖中的VT3和VT4換為二極管VD3和VD4，這樣可以省去續(xù)流二極管VDR，續(xù)流由VD3和VD4來實(shí)現(xiàn)。單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形單相橋式半控整流電路的另一接法第21頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題1．判斷題1）在單相橋式半控整流帶大電感負(fù)載不加續(xù)流二極管電路中，電路出故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。2）在單相全控橋整流電路中，晶閘管的額定電壓應(yīng)取U2。3）在單相橋式半控整流電路中，帶大電感負(fù)載，不帶續(xù)流二極管時(shí)，輸出電壓波形中沒有負(fù)面積。2.填空題1）一個(gè)單相全控橋式整流電路，交流電壓有效值為220V，流過晶閘管的大電流有效值為15A，則這個(gè)電路中晶閘管的額定電壓可選為

；晶閘管的額定電流可選為

。2）單相橋式可控整流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為

第22頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四3．選擇題1）單相半控橋整流電路的兩只晶閘管的觸發(fā)脈沖依次應(yīng)相差

度。

A、180°，B、60°，C、360°，D、120°2）單相橋式全控整流電阻性負(fù)載電路中，控制角α的最大移相范圍是()A、90°B、120°C、150°D、180°3）單相橋式全控整流電感性負(fù)載電路中，控制角α的最大移相范圍是()A、90°B、120°C、150°D、180°4）單相全控橋式整流電路帶電阻負(fù)載，當(dāng)觸發(fā)角α=0o時(shí)，輸出的負(fù)載電壓平均值為

。

A、0.45U2；B、0.9U2；

C、1.17U2；D、2.34U2；第23頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四4．畫圖題單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載。當(dāng)控制角α=90o時(shí)，畫出：負(fù)載電壓ud、晶閘管VT1電壓uVT1、整流二極管VD2電壓uVD2，在一周期內(nèi)的電壓波形圖。第24頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四5.計(jì)算題已知電源電壓是220V，負(fù)載是電感性負(fù)載，電阻為5Ω。晶閘管的移相角為60°，試畫出晶閘管承受的電壓波形，整流管和續(xù)流二極管每周期各導(dǎo)電多少度？并計(jì)算晶閘管、整流二極管以及續(xù)流二極管的電流平均值和有效值。

第25頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四第26頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四2.有源逆變電路

2.1有源逆變的工作原理

2.2逆變失敗與逆變角的限制

第27頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四逆變的概念：

逆變是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，是整流的逆過程。

逆變分為有源逆變和無源逆變。

有源逆變是將直流電逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率的交流電，直接回送給電網(wǎng)，即其逆變電路的交流側(cè)和電網(wǎng)相連。無源逆變則是將直流電逆變?yōu)槟骋活l率或頻率可調(diào)的交流電，直接供負(fù)載使用，即其逆變電路的交流側(cè)和負(fù)載相連。第28頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四整流與逆變的關(guān)系

前面討論的是把交流電能變換為直流電能的可控整流電路。2.1有源逆變的工作原理實(shí)際中，常常需要將直流電變換為交流電?！魬?yīng)用晶閘管的電力機(jī)車下坡時(shí)，機(jī)車上的直流電動(dòng)機(jī)將作為直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)就需要將直流電變換為交流電，并回送電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)制動(dòng)。第29頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四◆又如，運(yùn)轉(zhuǎn)中的直流電機(jī)，要實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)，需要將該直流電機(jī)作為直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，并將變換的交流電能回送電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的發(fā)電機(jī)制動(dòng)。

◆此外，在各種直流電源電池向交流負(fù)載供電時(shí)，也需要逆變電路。交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置其電路的核心部分都是逆變電路。第30頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四

逆變是整流的逆過程，整流也稱為為順變，則逆變的含義就十分明顯了。整流裝置在滿足一定條件下可以作為逆變裝置應(yīng)用。即同一套電路，既可以工作在整流狀態(tài)，也可以工作在逆變狀態(tài)，這樣的電路統(tǒng)稱為變流裝置。變流裝置如果工作在逆變狀態(tài)，其交流側(cè)接在交流電網(wǎng)上，將直流電能變換的交流電能回送到交流電網(wǎng)中，這樣的逆變稱為“有源逆變”。如果逆變裝置的交流側(cè)接至交流負(fù)載，將直流電變換為某一頻率或可調(diào)頻率的交流電供給負(fù)載，這樣的逆變則稱為“無源逆變”或變頻電路。第31頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四2.1.1有源逆變過程的能量轉(zhuǎn)換分析有源逆變電路的關(guān)鍵是把握電源間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。整流與逆變的根本區(qū)別就是能量傳遞方向不同。下面電路分三種情況加以說明分析。注意這三個(gè)電路的連接有什么不同！第32頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四圖是直流發(fā)電機(jī)—直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，M是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，G是直流發(fā)電機(jī)?？刂瓢l(fā)電機(jī)G電動(dòng)勢的大小和極性可實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)M的四象限運(yùn)行，現(xiàn)就下面幾種情況分析電路的能量關(guān)系。第33頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四圖（a）發(fā)電機(jī)G向電動(dòng)機(jī)M供電，EG>EM，電流Id從G流向M。負(fù)載電流Id為：發(fā)電機(jī)輸出功率：電動(dòng)機(jī)吸收功率：電能由發(fā)電機(jī)流向電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)的機(jī)械能。第34頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四圖（b）電動(dòng)機(jī)M運(yùn)行在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，EG<EM，電流反向，Id從M流向G。故電動(dòng)機(jī)輸出功率，發(fā)電機(jī)吸收功率。電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒o發(fā)電機(jī)第35頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四圖（c）改變電動(dòng)機(jī)G勵(lì)磁電流方向使EM與EG的方向一致。這時(shí)兩個(gè)電動(dòng)勢順向串聯(lián)，向電阻RZ供電。發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)都輸出功率，因電阻RZ一般都很小，形成很大的短路電流，這種情況是不允許的。第36頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四

綜上所述，可得出以下結(jié)論：(1)電流從電動(dòng)勢的正極流出，該電動(dòng)勢輸出電能；而電流從電動(dòng)勢的正極流入，該電動(dòng)勢吸收電能。電源輸出或吸收功率的大小由電勢與電流的乘積來決定，若電勢或者電流方向改變，則電能的傳送方向也隨之改變。P=IU第37頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四

(2)兩電動(dòng)勢同極性相連，電流總是從高電勢流向低電勢，其電流的大小取決于兩個(gè)電勢之差與回路總電阻的比值。

(3)兩個(gè)電源反極性相連，如果電路的總電阻很小，將形成電源間的短路，實(shí)際中應(yīng)避免發(fā)生這種情況。

如果回路電阻很小，則很小的電勢差也足以形成較大的電流，兩電動(dòng)勢之間發(fā)生較大能量的交換。

EG＞EMEG<EM第38頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四兩電源之間的能量傳遞

同極性相連;EG＞EM;同極性相連;EM＞EG;反極性相連

電動(dòng)運(yùn)行發(fā)電運(yùn)行短路第39頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四S擲向1：

在0~/2間：Ⅰ組工作在整流狀態(tài)，Ud1為正值，并且Ud>E，才能輸出Id；交流電網(wǎng)輸出電功率，M則輸入電功率，M電動(dòng)運(yùn)行；2.1.2有源逆變的工作原理第40頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四S擲向2：由于機(jī)械慣性，M轉(zhuǎn)速不變，則M的反電動(dòng)勢E不變上正下負(fù)，若＜90°，觸發(fā)Ⅱ組晶閘管，則Ud2為下正上負(fù)，與E形成兩電源順串連接。S擲向2：M的反電動(dòng)勢E不變上正下負(fù)，若>90°，Ud2為上正下負(fù)，且|E|>|Ud

|，M則輸出功率，M發(fā)電制動(dòng)，Ⅱ組晶閘管吸收功率并將功率送回交流電網(wǎng)。這種情況就是有源逆變。第41頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四直流卷揚(yáng)系統(tǒng)(a)提升重物；(b)放下重物現(xiàn)以單相全控橋式整流電路對直流電動(dòng)機(jī)供電系統(tǒng)的三種工作情況為例說明有源逆變原理。圖中的直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的負(fù)載設(shè)備為卷揚(yáng)機(jī)。EGEM第42頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四1．整流工作狀態(tài)（0＜α＜π/2）

當(dāng)控制角α在0～π/2之間觸發(fā)晶閘管時(shí)，變流裝置輸出的直流平均電壓為Ud=0.9U2cosα，因?yàn)榇藭r(shí)α小于π/2，故Ud為正值。波形如圖。此時(shí)，變流裝置工作在整流工作狀態(tài)。第43頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四在整流狀態(tài)下，直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，卷揚(yáng)機(jī)將重物提升起來，直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的反電勢為ED略小于Ud，此時(shí)電樞回路的電流為：

EG＞EM

注意：此時(shí)能量的傳遞方向！輸出電能吸收電能第44頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四在整流狀態(tài)下，因，當(dāng)減小α?xí)r，Ud增大，引起Id增大，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩增大，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，提升加快。但同時(shí)，因轉(zhuǎn)速升高，電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢E也增大，使電流Id恢復(fù)到原來的值，這時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在新的較高轉(zhuǎn)速。

所以改變α可以方便的改變提升速度。提升速度的控制第45頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四2．有源逆變工作狀態(tài)（π/2＜α＜π）卷揚(yáng)系統(tǒng)放下重物時(shí)，因重力的作用，將牽動(dòng)電機(jī)向與重物上升相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)產(chǎn)生的反電勢ED的極性也將隨之反相。對負(fù)載電流Id來說，這時(shí)的反電動(dòng)勢ED成為正電動(dòng)勢。ED+-+-×第46頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)變流器工作在α＞π/2的狀態(tài)時(shí)，其輸出直流平均電壓Ud為負(fù)（負(fù)面積大于正面積）。但因ED的作用，晶閘管仍導(dǎo)通。此時(shí)如果滿足ED＞Ud，則回路中的電流為：(c)有源逆變狀態(tài)α＞π/2+-ED+-第47頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四(c)有源逆變狀態(tài)α＞π/2+-ED+-電流的方向是從電勢ED的正極流出，從電壓Ud的正極流入，電流方向未變。這時(shí)電動(dòng)機(jī)為發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，輸出電能，變流器吸收電能并回送到交流電網(wǎng)，

此時(shí)，電路進(jìn)入到有源逆變工作狀態(tài)

吸收電能輸出電能第48頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四逆變時(shí)Id方向未變，電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向也不變。但電機(jī)轉(zhuǎn)向變了，此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，防止重物下落加速。因此，起重機(jī)下放重物時(shí)，調(diào)α＞π/2

，重物下降帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)并加速，所產(chǎn)生ED也逐步增大，當(dāng)ED＞Ud時(shí)，Id產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與下降機(jī)械轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，重物保持勻速下降。此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。

α在90o~180o之間調(diào)節(jié)時(shí)，可方便的改變勻速下降的速度。第49頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)波形,逆變時(shí)的直流電壓為：逆變公式與整流時(shí)的輸出電壓計(jì)算公式相同。因逆變時(shí)的α>90o，cosα計(jì)算不方便，所以引入逆變角β的概念，令β=180o-α。則：逆變角為β的觸發(fā)脈沖，可看成是控制角α=180o的脈沖前移（左移）β角。第50頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四3．中間狀態(tài)（α=π/2）當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)需在某個(gè)位置停住時(shí)，只要將控制角α調(diào)到等于π/2，變流器輸出電壓波形中，其正、負(fù)面積相等，輸出電壓平均值Ud為零，波形如圖。此時(shí)，變流裝置不輸出電能，也不吸收電能。第51頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四上述三種變流器的工作狀態(tài)反映了隨著控制角α的變化，變流裝置分別從整流到中間狀態(tài)，然后進(jìn)入有源逆變的過程。

第52頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四控制角α的變化，與變流裝置工作狀態(tài)的關(guān)系(b)中間狀態(tài)等于π/2(a)整流狀態(tài)α在0～π/2(c)有源逆變狀態(tài)α＞π/2第53頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件：

必要條件（1）要有直流電源E，且滿足E的方向?yàn)槭咕чl管導(dǎo)通的方向及E的數(shù)值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓；（2）要求α＞90°，使Ud為負(fù)值。

充分條件：要有足夠大的電感L，以使逆變連續(xù)進(jìn)行。

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時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)。第54頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四有源逆變條件的獲得，必須視具體情況進(jìn)行分析。例如上述直流電機(jī)拖動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)電勢ED的極性可隨重物的“提升”與“下降”自行改變并滿足逆變的要求。對于電力機(jī)車，上、下坡道行駛時(shí)，因車輪轉(zhuǎn)向不變，故在下坡發(fā)電制動(dòng)時(shí)，其電機(jī)電勢ED的極性不能自行改變，為此必須采取相應(yīng)措施，例如可利用極性切換開關(guān)來改變電機(jī)電勢ED的極性，否則系統(tǒng)將不能進(jìn)入有源逆變狀態(tài)運(yùn)行。

第55頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四討論：

以下電路哪些可以實(shí)現(xiàn)有源逆變？為什么？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，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。第56頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四練習(xí)題：

1）在單相橋式全控整流電路中，若U2＝220V，E＝100V，R＝2Ω，當(dāng)β＝30°時(shí)，能否實(shí)現(xiàn)有源逆變？為什么？第57頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四解：

E＝100V，所以無法實(shí)現(xiàn)有源逆變。第58頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四

2）在單相橋式全控整流電路中，U2＝220V，E＝120V，R＝1Ω，當(dāng)β＝60°時(shí)，能否實(shí)現(xiàn)有源逆變？為什么？求這時(shí)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電流多大？畫出這時(shí)的電壓電流波形。第59頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四3）有源逆變指的是把

能量轉(zhuǎn)變成

能量后送給

裝置。4）有源逆變指的是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能送給負(fù)載。5）變流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，控制角α必須在

度。

A、0°-90°；B、30°-120°；C、60°-150°D、90°-150°第60頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四逆變失?。孀冾嵏玻孀儠r(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流

1.逆變失敗的原因①觸發(fā)電路故障。②晶閘管故障。③逆變狀態(tài)時(shí)交流電源突然缺相或消失。④逆變角取值過小，造成換相失敗。

2.2逆變失敗與逆變角的限制第61頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四

原本是VT2和VT3導(dǎo)通，輸出電壓；在換相時(shí)，應(yīng)由VT2、VT3換相為VT1和VT4導(dǎo)通，輸出電壓為u2。但由于逆變角太小，小于換相重疊角，因此在換相時(shí)，兩組晶閘管會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。而在換相重疊完成后，已過了自然換相點(diǎn)，使得VT1和VT4因承受反壓不能導(dǎo)通，VT2和VT3則承受正壓繼續(xù)導(dǎo)通，輸出-u2,這樣就出現(xiàn)了逆變失敗。第62頁，共70頁，2023年，2月20日，星期四2.逆變失敗的限制逆變時(shí)允許采用的最小逆變角b應(yīng)等于：bmin=d+g+q′