有源逆变的工作原理.ppt

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1、第4章有源逆变电路1整流与逆变的关系前面两章讨论的是把交流电能变换为直流电能的可控整流电路。4.1有源逆变的工作原理实际中，常常需要将直流电变换为交流电。◆应用晶闸管的电力机车下坡时，机车上的直流电动机将作为直流发电机运行，此时就需要将直流电变换为交流电，并回送电网，以实现电机制动。2◆又如，运转中的直流电机，要实现快速制动，需要将该直流电机作为直流发电机运行，并将变换的交流电能回送电网，从而实现直流电机的发电机制动。◆此外，在各种直流电源电池向交流负载供电时，也需要逆变电路。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置其电路的核心部分都是逆变

2、电路。3逆变是整流的逆过程，整流也称为为顺变，则逆变的含义就十分明显了。整流装置在满足一定条件下可以作为逆变装置应用。即同一套电路，既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态，这样的电路统称为变流装置。变流装置如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上，将直流电能变换的交流电能回送到交流电网中，这样的逆变称为“有源逆变”。如果逆变装置的交流侧接至交流负载，将直流电变换为某一频率或可调频率的交流电供给负载，这样的逆变则称为“无源逆变”或变频电路。44.1.1有源逆变过程的能量转换分析有源逆变电路的关键是把握电源间的能量转换关系。整流与逆变的根本区别就是能量传递方

3、向不同。下面电路分三种情况加以说明分析。注意这三个电路的连接有什么不同！5图是直流发电机—直流电动机系统，M是他励直流电动机，G是直流发电机。控制发电机G电动势的大小和极性可实现直流电动机M的四象限运行，现就下面几种情况分析电路的能量关系。6图（a）发电机G向电动机M供电，EG>EM，电流Id从G流向M。负载电流Id为：发电机输出功率：电动机吸收功率：电能由发电机流向电动机，转变为电动机的机械能。7图（b）电动机M运行在发电制动状态，EG

4、动机G励磁电流方向使EM与EG的方向一致。这时两个电动势顺象串联，向电阻RZ供电。发电机和电动机都输出功率，因电阻RZ一般都很小，形成很大的短路电流，这种情况是不允许的。9综上所述，可得出以下结论：(1)两电动势同极性相连，电流总是从高电势流向低电势，其电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形成电源间的短路，实际中应避免发生这种情况。如果回路电阻很小，则很小的电势差也足以形成较大的电流，两电动势之间发生较大能量的交换。EG＞EMEG

5、极流入，该电动势吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电流的乘积来决定，若电势或者电流方向改变，则电能的传送方向也随之改变。P=IU11直流卷扬系统(a)提升重物；(b)放下重物4.1.2有源逆变的工作原理现以单相全控桥式整流电路对直流电动机供电系统的三种工作情况为例说明有源逆变原理。图中的直流电动机带动的负载设备为卷扬机。EGEM121．整流工作状态（0＜α＜π/2）当控制角α在0～π/2之间触发晶闸管时，变流装置输出的直流平均电压为Ud=0.9U2cosα，因为此时α小于π/2，故Ud为正值。波形如图。此时，变流装置工作在整流工作状态。13在整流状态下

6、，直流电机转动，卷扬机将重物提升起来，直流电机转动产生的反电势为ED略小于Ud，此时电枢回路的电流为：EG＞EM注意：此时能量的传递方向！输出电能吸收电能14在整流状态下，因，当减小α时，Ud增大，引起Id增大，电动机电磁转矩增大，导致电动机转速升高，提升加快。但同时，因转速升高，电动机的反电动势E也增大，使电流Id恢复到原来的值，这时电动机运行在新的较高转速。所以改变α可以方便的改变提升速度。提升速度的控制152．有源逆变工作状态（π/2＜α＜π）卷扬系统放下重物时，因重力的作用，将牵动电机向与重物上升相反的方向转动，电机产生的反电势ED的极性也将随之反相。

7、对负载电流Id来说，这时的反电动势ED成为正电动势。ED+-+-×16当变流器工作在α＞π/2的状态时，其输出直流平均电压Ud为负（负面积大于正面积）。但因ED的作用，晶闸管仍导通。此时如果满足ED＞Ud，则回路中的电流为：(c)有源逆变状态α＞π/2+-ED+-17(c)有源逆变状态α＞π/2+-ED+-电流的方向是从电势ED的正极流出，从电压Ud的正极流入，电流方向未变。这时电动机为发电状态运行，输出电能，变流器吸收电能并回送到交流电网，此时，电路进入到有源逆变工作状态吸收电能输出电能18逆变时Id方向未变，电机产生的电磁转矩方向也不变。但电机转向变了，此

8、时的电磁转矩成为制动转矩，防止重物下落