逆变电路08-11-8.ppt

第5章 逆变电路(DC-AC) 引言 什么是逆变？为什么要逆变？ 逆变（Invertion）——把直流电转变成交流电，整流的逆过程。 实例：电力机车下坡行驶，机车的位能转变为电能，反送到交流电网中去 逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路 交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。 有源逆变电路——交流侧和电网连结 应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等 对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路 无源逆变——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载 逆变与变频 变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。 交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变 交流电机调速用变频器、不间断电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。 第一节 有源逆变的基本原理 一、电能的交换 图a M电动运转，EGEM，电流Id从G流向M，M吸收电功率 图b 回馈制动状态，M作发电运转，此时，EMEG，电流反向，从M流向G,故M输出电功率，G则吸收电功率，M轴上输入的机械能转变为电能反送给G 图c 两电动势顺向串联，向电阻R 供电，G和M均输出功率，由于R? 一般都很小，实际上形成短路，在工作中必须严防这类事故发生 二、有源逆变的条件 单相全波电路代替上述发电机 图a M电动运行，全波电路工作在整流状态， ? ?在0~?π /2间，Ud为正值，并且 Ud EM，才能输出Id .交流电网输出电功率，电动机则输入电功率 图b M回馈制动，由于晶闸管的单向导电性，Id方向不变，欲改变电能的输送方向，只能改变EM极性。为了防止两电动势顺向串联，Ud极性也必须反过来，即Ud应为负值，且|EM | |Ud |，才能把电能从直流侧送到交流侧,实现逆变。 电能的流向与整流时相反,M输出电功率,电网吸收电功率 Ud可通过改变?来进行调节，逆变状态时Ud为负值，逆变时在?π/2~ π? 间 从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件有二： 第二节 有源逆变应用电路 一、逆变波形 逆变和整流的区别：控制角 ? 不同 三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图2-46所示。 二、参数计算 有源逆变状态时各电量的计算： 三、逆变失败与最小逆变角的限制 逆变失败（逆变颠覆） 换相重叠角的影响： 2) 确定最小逆变角bmin的依据 逆变时允许采用的最小逆变角b 应等于 bmin=d +g+q′ （2-109） g —— 换相重叠角的确定： 查阅有关手册 举例如下： 第三节 无源逆变电路 5.2.1 逆变电路的基本工作原理 5.2.2 换流方式分类 5.2.1 逆变电路的基本工作原理 以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理 1 逆变电路的基本工作原理 S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。 1 逆变电路的基本工作原理 逆变电路最基本的工作原理 ——改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。 2 换流方式分类 换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。 2 换流方式分类 1) 器件换流（Device Commutation） 利用全控型器件的自关断能力进行换流。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。 2) 电网换流（Line Commutation） 电网提供换流电压的换流方式。 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。 3) 负载换流（Load Commutation） 4) 强迫换流（Forced Commutation） 2 换流方式分类 由负载提供换流电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。 如图是基本的负载换流电路，4个桥臂均由晶闸管组成。 整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性。 直流侧串电感，工作过程可认为id 基本没有脉动。 负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小。所以uo接近正弦波。 注意触发VT2、VT3的时刻t1必须在uo过零前并留有足够的裕量，才能使换流顺利完成。 2 换流方式分类 4)强迫换流（Forced Commutation） 2 换流方式分类 直接耦合式强迫换流 当晶闸管VT处于通态时，预先给电容充电。当S合上，就可使V