1、3.7整流电路的有源逆变工作状态整流电路的有源逆变工作状态3.7.1逆变的概念逆变的概念3.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态3.7.3逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制3.7.1逆变的概念逆变的概念什么是逆变？为什么要逆变？什么是逆变？为什么要逆变？逆变（逆变（invertion）：把直流电转变成交流电的：把直流电转变成交流电的过程。过程。逆变电路：把直流电逆变成交流电的电路。逆变电路：把直流电逆变成交流电的电路。当交流侧和电网连结时，为当交流侧和电网连结时，为有源逆变有源逆变电路。电路。变流电路的交流侧不与电网
2、联接，而直接接变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，称为的交流电供给负载，称为无源逆变无源逆变。对于对于可控整流电路可控整流电路，满足一定条件就可工作于，满足一定条件就可工作于有源逆变有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件，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，称转变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为为变流电路变流电路。3.7.1逆变的概念逆变的概念图图3-46直流发电机直流发电机电动机之间电能的流转电动机之间电能的流转a）两电动势同极性）两电
3、动势同极性EGEMb）两电动势同极性）两电动势同极性EMEGc）两电动势反极性，形成短路）两电动势反极性，形成短路直流发电机直流发电机电动机系统电能的流转电动机系统电能的流转M作作电动运转电动运转，EGEM，电流，电流Id从从G流向流向M，电能由，电能由G流向流向M，转变，转变为为M轴上输出的机械能轴上输出的机械能。回馈制动回馈制动状态中，状态中，M作发电运转，作发电运转，EMEG，电流反向，从，电流反向，从M流向流向G，M轴上输入的机械能转变为电能反送给轴上输入的机械能转变为电能反送给G。两电动势两电动势顺向串联顺向串联，向电阻，向电阻R供电，供电，G和和M均输出功率，由于均输出
4、功率，由于R一般都很一般都很小，实际上形成短路，在工作中必须严防这类事故发生。小，实际上形成短路，在工作中必须严防这类事故发生。两个电动势两个电动势同极性相接同极性相接时，电流总是从电动势高的流向电动势低的，由时，电流总是从电动势高的流向电动势低的，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。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。3.7.1逆变的概念逆变的概念EM逆变产生的条件逆变产生的条件以单相全波电路代替上述发以单相全波电路
5、代替上述发电机来分析电机来分析电动机电动机M作作电动机电动机运行，运行，全波电路应工作在全波电路应工作在整流状态整流状态，的范围在的范围在0/2间，直流侧输出间，直流侧输出Ud为正值，并且为正值，并且UdEM，交流电，交流电网输出电功率，电动机则输入电网输出电功率，电动机则输入电功率。功率。电动机电动机M作作发电回馈制动发电回馈制动运行，由于晶闸管器件的运行，由于晶闸管器件的单向导单向导电性电性，电路内，电路内Id的方向依然不变，的方向依然不变，而而M轴上输入的机械能转变为电轴上输入的机械能转变为电能反送给能反送给G，只能改变，只能改变EM的极性的极性，为了避免两电动势顺向串联，为了
6、避免两电动势顺向串联，Ud的极性的极性也必须反过来，故也必须反过来，故的范的范围在围在/2，且，且|EM|Ud|。uuua)b)u10udu20u10OOwwtIdidUdEM10ud2010OOIdidUd/2，使，使Ud为负值。为负值。两者必须同时具备才能实现有源逆变。两者必须同时具备才能实现有源逆变。半控桥或有续流二极管的电路半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压，因其整流电压ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变，欲实现有源逆变，动势，故不能实现有源逆变，欲实现有源逆变，只能采用只能采用全控电路全
7、控电路。3.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状三相桥整流电路的有源逆变工作状态态uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb=4b=3b=6b=4b=3b=6wt1wt3wt2图图3-48三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形逆变角逆变角通常把通常把/2时的控制角用时的控制角用-=bb表示，表示，bb称为逆变角称为逆变角。bb的大小自的大小自bb=0的起始点
8、向的起始点向左方左方计量。计量。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管两端电压波形如图3-48所示。所示。3.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状三相桥整流电路的有源逆变工作状态态IIIddVT577.03REUIMdd基本的数量关系基本的数量关系三相桥式电路的输出电压三相桥式电路的输出电压Ud=-2.34U2cosbb=-1.35U2lLcosbb输出直流电流的平均值输出直流电流的平均值流过晶闸管的电流有效值流过晶闸管的电流有效值从交流电源送到直流侧负载的有功功率为从
9、交流电源送到直流侧负载的有功功率为变压器二次侧线电流的有效值变压器二次侧线电流的有效值当逆变工作时，由于当逆变工作时，由于EM为负值，故为负值，故Pd一般为负值一般为负值，表示功率由直流电，表示功率由直流电源输送到交流电源。源输送到交流电源。(3-105)(3-106)(3-107)(3-108)IEIRPdMdd2IIIIddVT816.032223.7.3逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均
10、电压和直流电动势变成顺向串联，由的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为这种情况称为逆变失败逆变失败，或称为，或称为逆变颠覆逆变颠覆。逆变失败的原因逆变失败的原因触发电路触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。使晶闸管不能正常换相。晶闸管晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。发生故障，该断时不断，或该通时不通。交流电源交流电源缺相或突然消失。缺相或突然
11、消失。换相的换相的裕量角裕量角不足，引起换相失败。不足，引起换相失败。3.7.3逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制udOOidwtwtuaubucuaubpbgbgiVT1iVTiVT3iVTiVT322考虑变压器漏抗引起重叠角考虑变压器漏抗引起重叠角对对逆变电路换相的影响逆变电路换相的影响以以VT3和和VT1的换相过程来分析，的换相过程来分析，在在bbgg时，经过换相过程后，时，经过换相过程后，a相电相电压压ua仍高于仍高于c相电压相电压uc，所以换相结，所以换相结束时，能使束时，能使VT3承受反压而承受反压而关断关断。当当bbgg时，换相尚未结束，电路时