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1、第三章 晶闸管有源逆变电路,相关概念： 逆变：对应于整流的逆过程，将直流电转变为交流电。 逆变电路：能够实现直流电逆变为交流电的电路。 变流电路（变流器）：整流和逆变两种工作状态可依照不同的工作条件相互转化的同一晶闸管电路。 逆变电路的分类 有源逆变：将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电反送到电网去。 无源逆变：逆变器的交流侧不与电网联接，而是直接接到负载，即将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载,以三相全控桥式电路为例，这时电流Id仍保持与整流运 行状态相同的流动方向，但Ud改变了极性，功率由直流侧流 向可控整流电路的交流侧电网。三相可控整流电路的这种逆
2、变模式的工作状态，只有如图所示在直流侧存在一个稳定的 能源时才是有可能的。这个稳定的能源可以是一个光电或风 电发电系统所转换出来的电能，经过逆变电路变换成三相交 流电再连接到统一的电网中去。逆变可以节能、提高系统性 能的作用。如： 有轨电车的制动、 吊车的下放货物、 电气可逆调速系 统等。注意，两 个电源的不能形 成顺向串联。,1、全波整流电路工作在整流状态,当移相控制角在0900范围内变化时，单相全波整流电路直流侧输出电压Ud 0，如图所示，电动机M作电机运行。整流器输出功率，电机吸收功率，电流值为：,式中E为电机的反电动势，Ra为电机绕组电阻。,第一节 有源逆变的工作原理,因为Ra阻值很小
3、,其两端 电压也很小，因此，UdE， 此时电流Id从电动机反电势E 的正端注入，直流电机吸收功率。 如果在电机运动过程中使控制角减小，则Ud增大，Id瞬时值也随之增大，电动机电磁转矩增大，所以电动机转速提高。 随着转速升高，E增大，Id随之减小，最后恢复到原来的数值，此时电机稳定运行在较高转速状态。反之，如果使角增大，电动机转速减小。所以，改变晶闸管的控制角，可以很方便地对电动机进行无级调速。,2、全波整流电路工作在逆变状态,整流电路的控制角必须在 范围内变化。此时，电流Id为：,由于晶闸管单向导电性，Id方向仍然保持不变。如果|E|Ud|，则Id0。电动势的极性改变了，而电流的方向未变，因此
4、，功率的传递关系便发生了变化，电动机处于发电机状态，发出直流功率，整流电路将直流功率逆变为50Hz的交流电返送到电网，这就是有源逆变工作状态。,逆变时，电流Id的大小取决于E与Ud ，而E由电机的转速决定，Ud可以调节控制角改变其大小。为了防止过电流，同样应满足E Ud的条件。 在逆变工作状态下，虽然控制角在 间变化，晶闸管的阳极电位大部分处于交流电压的负半周期，但由于有外接直流电动势E的存在，使晶闸管仍能承受正向电压导通。,有源逆变的条件：,（1）外部条件：要有一个能提供逆变能量的直流电源，且极性必须与直流电流方向一致，其电压值要稍大于 。 （2）内部条件：变流电路必须工作在 区域，使直流端
5、电压 的极性与整流状态时相反，才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。 为了保证电流连续，逆变电路中一定要串接大电感。,二、 三相半波有源逆变电路,图2.6.4 三相半波有源逆变电路及其波形,图2.6.4（a）为三相半波整流器带电动机负载时的电路,并假设负载电流连续。 当在 范围内变化时，变流器输出电压的瞬时值在整个周期内虽然有正有负或者全部为负，但负的面积总是大于正的面积，故输出电压的平均值Ud为负值。电机E的极性具备有源逆变的条件。 当在范围 内变化且 EUd时，可以实现有源逆变。,1、工作原理,图2.6.4 三相半波整流电路的逆变工作状态,2、参数计算,变流器逆变时，直流测电压计算公式与整
6、流时一样。当电流连续时，,有：,(2.6.3),(5.7.4),式中U2为相电压的有效值。,由于逆变时90，故cos计 算不大方便，于是引入逆变角， 令=-，则（2.6.3）改写成：,逆变角为的触发脉冲位置从 =的时刻左移角来确定。,第二节 晶闸管直流可逆拖动的工作原理,改变直流它励电动机的转向的方法： 1、改变励磁电压极性 2、改变电枢电压极性 一、由晶闸管桥路供 电、用接触器控制直 流电动机的正反转 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a900,即工作在逆变状态。,二、采用两组变流桥的可逆电路 若电动机由电动
7、状态转为发电制动， 相应的变流器由整流 转为逆变，则电流必 须改变方向，这是不 能在同一组变流桥内 实现的。因此必须采用 两组变流桥，将其极性 反连接，一组工作在电 动机正转，另一组工作 在电动机反转。,反并联连接电路 逻辑无环流 有环流 错位无环流 （一）逻辑控制无环流可逆电路的基本原理 环流：不流经电动机的两组变流桥之间的电流。 环流的产生：两组桥路同时工作在整流状态。 消除环流的方法：任何时间内只允许一组桥路工作。,工作情况： 正转整流正转逆变反转整流反转逆变 极性检测：判断转矩方向。 当实际的转矩方向与给定信号的要求不一致时， 要进行两组桥触发脉冲间的切换。 零电流检测： 检测电流是
8、否接近零。 控制死区： 10ms,（二）有环流反并联可逆电路的基本原理 特点：反并联的两组变流器同时都有触发脉冲的作用，两组 桥在工作中都能保持连续导通状态。 工作制的配合控制：为了防止在两组变流器之间出 现直流环流，当一组工作在整流状态时，另一组必须工作在逆 变状态，并且保持，也就是两变流器的控制角之和必 须保持1800，才能使二组直流侧电压大小相等，方向相反。 均衡电压：也称环流电压。 为限制环流电压必须串接均衡电抗器。 环流受到抑制 另一种可控环流的可逆系统：工作中按需要对环流的大小 进行控制。,（三）错位无环流可逆电路的基本原理 特点：不用均衡电抗器，能避免逻辑无环流系统切换控制复杂的缺点。 方法：两组变流器都输入触发脉冲，只是适当错开彼此间触发脉冲的位置，使不工作的那一组晶闸管在受到脉冲时，阳极电压恰好为负值，使之不能导通，从而消除环流。,