第2章 有源逆变电路幻灯片.pptVIP

电力电子技术 第2章 有源逆变电路 第2章 有源逆变电路 在一般情况下，同一套晶闸管电路既可作整流又可作逆变，这种装置通常称为变流器 ，把变流器的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变为同频率的交流电返送到交流电网上，称为有源逆变。 2.1 有源逆变电路的工作原理 2.2 三相有源逆变电路 2.3 有源逆变电路的应用 2.1 有源逆变电路的工作原理 2.1.1 直流发电机-电动机系统电能的流转 2.1.2 有源逆变电路的工作原理 2.1.3 产生逆变的条件 2.1.1 直流发电机-电动机系统电能的流转 图2-1所示直流发电机一电动机系统中，M为直流电动机，G为直流发电机，励磁回路未画出。控制发电机电势的大小和极性，可实现电动机四象限的运行状态。 两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的部分流向电动势低的部分，由于回路电阻很小，即使很小的电动势差值也能产生大的电流，使两个电动势之间交换很大的功率，这对分析有源逆变电路是十分有用的。 2.1.2 有源逆变电路的工作原理 以卷扬机为例，由单相全波相控整流供电直流电动机作为动力，分析重物提升与下降两种工作情况。电路如图2-2所示（图中箭头方向表示参考方向，极性方向表示实际方向）。 电路工作在逆变时的直流电压 由于逆变运行时α＞π/2，cosα计算不方便，所以引入逆变角β，令α=π-β，故： 2.1.3 产生逆变的条件 实现有源逆变必须同时满足两个基本条件： 1．外部条件 要有一个极性与晶闸管导通方向一致的直流电势源。 其数值应稍大于变流器直流侧输出的直流平均电压Ud。 2．内部条件 要求变流器中晶闸管的控制角α＞π/2， 这样才能使变流器直流侧输出一个负的平均电压，以实现直流电源的能量向交流电网的流转。 2.2 三相有源逆变电路 2.2.1 三相半波有源逆变电路 2.2.2 三相全控桥有源逆变电路 2.2.3 逆变失败与最小逆变角的限制 2.2.1 三相半波有源逆变电路 图2-5（a）为三相半波电动机负载电路，电动机电动势E的极性符合有源逆变条件，当|E|＞|Ud|且βπ/2时，可实现有源逆变。 变流器直流电压 图2-5(b)为β=π/3时电压ud的波形，uT1波形如图2-5(c)所示。 在图2-6中分别绘出控制角为π/3、π/2、2π/3、5π/6时输出电压ud的波形以及晶闸管VT1两端的电压波形。 2.2.2 三相全控桥有源逆变电路 输出直流电压的平均值 输出直流电流的平均值 在逆变状态时，Ud和EM的极性都与整流状态时相反，均为负值。 从交流电源送到直流侧负载的有功功率为： 2.2.3 逆变失败与最小逆变角的限制 1．逆变失败的原因 造成逆变失败的原因很多，主要有下列几种情况： （1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲。 （2）晶闸管发生故障，在应该阻断期间，器件失去阻断能力，或在应该导通期间，器件不能导通，造成逆变失败。 （3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失。 （4）换相的裕量角不足，引起换相失败。 如图2-8所示 2．确定最小逆变角βmin的依据 逆变时允许采用的最小逆变角β应为： 2.3 有源逆变电路的应用 2.3.1由晶闸管桥路供电、用接触器控制直流电动机的正反转 2.3.2 采用两组变流桥的可逆电路 2.3.3交流电动机的串级调速 2.3.4高压直流输电 2.3.1由晶闸管桥路供电、用接触器控制直流电动机的正反转 图2-9为采用一组晶闸管组成的变流器给电动机电枢供电、用接触器控制的正反转电路。 当晶闸管桥路工作在整流状态，接触器KM1触点闭合时电动机正转；KM1断开KM2闭合时则电动机反转。当电动机从正转到反转时，为了实现快速制动与反转、缩短过渡过程时间以及限制过大的反接制动电流，可将桥路触发脉冲移到α?π/2，即工作在逆变状态。在初始阶段KM1尚未断开，在电抗器中的感应电动势作用下，电路进入有源逆变状态，将电抗器中的能量逆变为交流能量返送电网。 2.3.2 采用两组变流桥的可逆电路 两组变流桥反极性连接有两种供电方式，一种是两组变流桥由一个交流电源或通过变压器供电，称为反并联连接，常用的反并联电路如图2-10所示。 当电动机磁场方向不变时，正转时由Ⅰ组桥供电；反转时由Ⅱ组桥供电，采用反并联供电可使直流电动机在四个象限内运行。如图2-11所示。 2.3.3交流电动机的串级调速 串级调速主电路如图2-12所示，逆变电压Udβ为引入转子电路的反电动势，改变逆变β即可改变反电动势大小，达到改变转速的目的。 Ud是转子整流后的直流电压 2.3.4高压直流输电 图2-13(a)是在两个交流电力系统之间用高压直流输电连接的原理图。 直流高压由晶闸管变流器串联来