电力电子应用技术 第３版 教学课件 作者 莫正康 上海理工大学 主编 第3章.ppt

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1、第三章晶闸管有源逆变电路第一节有源逆变的工作原理第二节晶闸管直流可逆拖动的工作原理第三节绕线转子异步电动机串级调速与高压直流输电第四节晶闸管装置的功率因数、谐波与对电网的影响第一节有源逆变的工作原理一、有源逆变的工作原理（一）重物提升，变流器工作于整流状态大电感负截时，整流电压Ud=0.9U2cosα，电路状态与波形。Ud与E的箭头方向为规定正方向，两端正负号表示实际正负端。提升重物时电路输出功率，电动机工作在电动状态，电流Ｉd为如减小晶闸管的控制角α，则Ud增大瞬时引起Ｉd增大，电动机产生的电磁转矩亦增大，导致转速升高提升加快。随着转速升高电动机反电动势Ｅ＝ＣeФn亦增大，使电流Ｉd恢复

2、到原来值，此时电动机稳定运行在较高转速。反之α增大则电动机转速减小。所以改变α可以方便地改变提升速度。（二）重物下放，变流器工作于逆变状态在整流状态，电流Ｉd由直流电压Ud产生，整流电压Ud的波形必须是正面积大于负面积。当重物下放时，电动机转速反向，产生的电动势E亦反向，对Ｉd来说反电动势变成正电动势。当控制角大于900时，尽管Ud波形中出现负面积大于正面积Ud变为负值，但由于E的作用，晶闸管仍能承受正压而导通。为了维持电流Ｉd流通，E在数值上必须大于反向的Ud值，电路状态与波形如下图所示，电流值由上图可知电路工作在逆变时的直流电压可由积分求得公式与整流时一样，由于逆变运行时α>900，c

3、osα计算不方便，所以引入逆变角β，令α=1800-β，故逆变角为β时的触发脉冲位置可从α=1800（π）时刻前移（左移）β角来确定。二、常用晶闸管有源逆变电路（一）三相半波有源逆变电路下图为三相半波电动机负载电路，电动机电动势E的极性符合有源逆变条件，当∣Ｅ∣>∣Ｕd∣且β<900时，可实现有源逆变。变流器直流电压为（二）三相全控桥有源逆变电路三相全控桥逆变电路与整流时一样分析，β＝300（α＝1500）时的ud电压波形，共阴极组管子触发换流时，由低阳极电压换到高阳极电压，所以在相电压波形中电压上跳；共阳极组管子触发换流时，由阴极电位高的管子换到阴极电位低的管子，电压波形下跳，ud电压波

4、形如阴影线所示。管子电压波形与三相半波有源逆变电路相同。三、逆变失败与逆变角的限制晶闸管变流电路工作在整流状态时，如果晶闸管损坏、触发脉冲丢失或快速熔断器烧断时，其后果至多是出现缺相，直流输出电压减小。但在逆变状态如发生上述情况，事情要严重得多。现以三相半波电路为例，见下图，当A相晶闸管ＶＴ1导通到ωt4时，在正常情况下Ｕg2触发ＶＴ2管换到B相导通。现由于Ｕg2丢失或ＶＴ2管损坏或B相快速熔断器烧断或B相缺相供电等原因，ＶＴ2管无法导通，ＶＴ1管不受反压无法关断，使ＶＴ1管沿着A相电压波形继续导通到正半周，如图中剖面线所示，使电源瞬时电压与Ｅ顺极性串联，出现很大的短路电流流过晶闸管与负载

5、，这称为逆变失败或逆变颠覆。另一种经常导致逆变失败的原因是逆变电路工作时逆变角β太小。由于存在换相重叠角γ，当β<γ时，如上图放大部分，在ωt1时刻触发ＶＴ2管换相，由于β角太小，在过ωt2时刻（对应β=00）换流还未结束，此时A相电压uA已大于B相电压uB，使ＶＴ1管仍承受正压而继续导通，ＶＴ2管导通短时间后又受反压关断，相当于Ｕg2脉冲丢失，而造成逆变失败。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晶闸管桥路工作在整流状态，接触器KM1触点闭合时电动机正转；KM1断开KM2闭合时则电动机反转。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

6、制动电第二节晶闸管直流可逆拖动的工作原理流，可将桥路触发脉冲移到α>900，即工作在逆变状态。在初始阶段KM1尚未断开，在电抗器中的感应电动势作用下，电路进入有源逆变状态，将电抗器中的能量逆变为交流能量返送电网。二、采用两组变流桥的可逆电路常用的反并联电路。反并联可逆电路常用的有：逻辑无环流、有环流以及错位无环流三种工作方式，现分别叙述如下：（一）逻辑控制无环流可逆电路的基本原理当电动机磁场方向不变时，正转时由Ⅰ组桥供电；反转时由Ⅱ组桥供电，采用反并联供电可使直流电动机在四个象限内运行。电动机正转：第一象限工作，Ⅰ组桥投入触发脉冲，αⅠ<900，Ⅱ组桥封锁阻断，Ⅰ组桥处于整流状态，电动机正

7、向运转。（二）有环流反并联可逆电路的基本原理在实际运行中如能严格保持α=β，两组反并联的变流器之间是不会产生直流环流的。但是由于两组变流器的直流输出端瞬时电压值udI与udⅡ不相等，因此会出现瞬时电压差称为均衡电压uc亦称环流电压，在uc作用下产生不流经负载的环流电流，为限制环流电流必须串接均衡电抗器LC。在可逆系统中通常限制最大环流为额定电流的5%～10%。（三）错位无环流可逆电路的基本原理有环流系统必须配置均衡电抗器