《有源逆变》PPT课件

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1、第4章有源逆变与相控变流器特性7/15/20210北京交通大学电气工程学院概述什么是逆变？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：电力机车再生制动行驶，机车的动能转变为电能，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。有源逆变电路——交流侧和电网连结。（本章介绍）－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。无源逆变电路——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载。（将在第6章介绍）对于可控整流电路，满足一

2、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。既可工作在整流状态又可工作在逆变状态的电路又称为变流电路。7/15/20211北京交通大学电气工程学院要求及重点理解和掌握单相、三相有源逆变电路的工作原理，有源逆变的应用和整流电路的功率因数及其改善的方法。重点：波形分析法，有源逆变的条件和有源逆变失败的原因。（可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题）。7/15/20212北京交通大学电气工程学院本章内容4.1有源逆变电路的工作原理（概念）4.2三相有源逆变电路4.3有源

3、逆变的应用4.4整流电路的谐波和功率因数4.6变流电路的功率因数及改善方法7/15/20213北京交通大学电气工程学院一、有源逆变的概念1、直流发电机—电动机系统电能的流转图aM电动运转，EG>EM，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，EM>EG，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。ååc)b)

4、a)MGMGMGEGEMIdR∑EGEMIdR∑EGEMIdR∑4.1有源逆变电路的工作原理（概念）7/15/20214北京交通大学电气工程学院2、变流电路—电动机系统电能的流转用单相全波电路代替上述发电机单相全波电路的整流和逆变图aM电动运行，全波电路工作在整流状态，在0～π/2之间，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输入电功率电动机输出电功率交流电网输入电功率图bM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

5、动势顺向串联，Ud极性也必须反过来，即Ud应为负值，且

6、EM

7、>

8、Ud

9、，才能把电能从直流侧送到交流侧,实现逆变。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之间。7/15/20215北京交通大学电气工程学院3、实现有源逆变的条件从上述分析中，可以归纳出要实现有源逆变，必须满足下列条件：（1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压。（2）晶闸管的控制角>π/2，使Ud为负值。半控桥或输出端有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也不

10、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，只能采用全控电路。7/15/20216北京交通大学电气工程学院4、改变电枢电势E极性的方法（1）某些机械能随着工况的不同自动改变E的极性（如直流卷扬机）。（2）改变励磁电流方向。（3）反接电枢回路。在可逆拖动系统中，通常采用两套变流器相互切换。7/15/20217北京交通大学电气工程学院5、逆变角为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆变角（或称引前触发角）表示相控角度。规定：角计算的起始点为控制角=处，计算方法为：自=（

11、=0）的起始点向左方计量。、的关系：=－或＋=7/15/20218北京交通大学电气工程学院二、单相桥式有源逆变电路1、变流器工作于整流状态（02）Ud0,E0，UdE，M工作于电动状态7/15/20219北京交通大学电气工程学院2、变流器工作于逆变状态（2）电动机工作于发电状态，由于Id方向不能改变，因而要求：E0（反极性），Ud0（反极性）且UdE7/15/202110北京交通大学电气工程学院3、单相桥式电路逆变电压的计算变流器直流侧电压计算

12、公式考虑换相重叠角其它的电量，如负载电流平均值、晶闸管电流平均值和有效值，变压器的容量计算等，均可按照整流电路的计算原则进行。7/15/202111北京交通大学电气工程学院本章内容4.1有源逆变电路的工作原理（概念）4.2三相有源逆变电路4.3有源逆变的应用4.4整流电路的谐波和功率因数4.6变流电路的功率因数及改善方法7/15/202112北京交通大学电气工程学院4.2三相有源逆变电路一、三相半波有源逆变电路1、变流器工作于整流状态（02）U