电力电子技术讲义B

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1、第4章有源逆变电路4.1有源逆变的工作原理4.2有源逆变电路的应用4.3变流装置的功率因素及其对电网的影响4.4变流装置的触发电路4.1有源逆变的工作原理直流电逆变器交流电有源逆变无源逆变电网用电设备有源逆变应用：直流电动机可逆拖动，线绕式异步电动机串级调速，直流输电4.1.1工作原理12MVT10VT2L重物重物上升，变流器为电机提供能量，电机工作在电动状态；重物下降，电机工作在发电状态，变流器吸收电机提供能量，送回电网。仿真模型f41.mdlRMM+-Ud+-id功率发电机状态ERMM+-Ud+-id功率电动状态E整流

2、（）逆变（）RMM+-Ud+-id短路发电机状态E整流与逆变的比较短路（不允许）4.1.2逆变条件要有给晶闸管正向电压的外部直流电源E，且E>Ud变流器工作在的区域（输出负电压）逆变角整流Ud=Udocos()逆变Ud=-Udocos()逆变电路：单/三相半波；单/三相全控桥。（有或相当于有续流二极管的电路因无法输出负电压，不能做为逆变电路）逆变角的定义逆变电路的要求又称变流器（既能整流又能逆变）仿真模型f411.mdl4.1.

3、3逆变失败与逆变角的限制VT2脉冲丢失逆变失败的原因触发电路不可靠（脉冲丢失或延时）晶闸管故障交流电源异常（缺相或丢失）逆变角太小Ud与E顺向连接造成短路逆变失败相当于短路，将损坏变流装置（整流失败只会使输出电压缺相）逆变角的限制4.2有源逆变电路的应用4.2.1直流电动机可逆拖动系统一组变流器供电，接触器控制正反转M+-Ud接触器动作慢,寿命短,且切换需要控制K1K2K1K2两组变流器供电Lc1Lc2LLc1Lc2Lc3Lc4LMMMLUVWO12三相半波UVWUVW三相桥式12反并连接12ML12ML12ML12ML1

4、2nT+-+-id+-+-id+-+-idText-++-id四象限运行图正转整流电动运行反转整流发电运行反转整流电动运行正转逆变发电运行有源逆变产生制动转矩，实现快速制动工作方式逻辑无环流工作方式1/2组不同时工作无环流（无需笨重的电抗器限制环流）根据直流电动机的转向（E的极性）及零电流（Id=0）作出逻辑判断，按要求控制1/2两组变流器的工作状态ML12+-+-id环流环流：不经负载，徒增器件电流负担工作方式Uc=0=90n=0Uc(Uc0)(Ud=Ud)1组整流，2组待

5、逆变(1组脉冲左移，2组脉冲右移）电机正转；此时若要降低正转转速，只须降低Uc，则2组逆变，1组待整流，转速下降后，1组重新进入整流状态。Ud=Ud（）（平均值相等）无直流环流,ud‡ud(瞬时值不等）有交流环流串环流电抗器抑制交流环流环流电抗器采用对称串入正反两组变流器，因为总有一组变流器流过直流电流，会造成电抗器铁芯饱和，电感量下降。Lc的大小以将环流限制在3%~5%Id即可应将此波形加一负号（使参考方向相同），又因使用相同电源，故应前移180°后比较ud‡ud(瞬时值不等）有交流环流错位无

6、环流工作方式错位无环流是二组变流器都输入脉冲，但二组脉冲彼此错开，使不工作一组所受到脉冲的晶闸管的阳极电压恰好为负，从而消除环流。4.2.2绕线转子异步交流电动机的串级调速系统频敏电阻器L2KMM1KMidETI3KMUdbUdBU2l(线电压）电路原理图电动机转动时，转子感应电压的频率较高，频敏电阻器等效电阻较大，限制启动电流调速原理4.3变流装置的功率因数及其对电网的影响4.3.1变流装置的功率因数以单相全波电路大电感负载电路为例变流装置的功率因数随移相角而变化,产品铭牌上的功率因数指额定工作条件下的数据4.3.2提

7、高功率因数的方法i1CSCRu1idIcU1I1Idic1接入补偿电容LC滤波，去除高频谐波2电感电容谐振补偿法提高的方法降低的方法+Ud1+Ud2_UdM_Ud=Ud1+Ud2(输出电压高时)各装置工作在小角度+Ud1+Ud2_UdM_Ud=Ud1-Ud2(输出电压低时)小角工作小角及小角工作4.3.3变流装置对电网的影响变流装置产生谐波电流谐波污染源电网内部产生谐波电压降低电网质量通信线路杂音,电机噪音,附加温升,绝缘电压4.4变流装置触发电路主变压器同步变压器usUc触发电路负载ug同步电压us:保证触发脉

8、冲与晶闸管有相同参考相位控制电压Uc：用于移相，改变a角us与Uc共同控制触发脉冲的位置。根据us的不同，触发电路包括正弦波触发电路与锯齿波触发电路。基本结构4.4.1正弦波同步触发电路同步移相环节V1R5R4RLC4Ucus+15VR8usugUcUc正值负值Uc=0脉冲形成放大环节其它环节输出部分：