电力电子技术——有源逆变.ppt

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1、2.4有源逆变电路逆变——将直流电转变成交流电，整流的逆过程。有源逆变电路——交流侧和电网联接。无源逆变电路——交流侧直接接到负载。有源逆变电路应用：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。既可工作在整流状态又可工作在逆变状态的变流装置，称为变流器。2.4.1有源逆变产生的条件直流发电机—电动机系统电能的流转两个电动势同极性相接时，电流（功率）总是从电动势高的流向低的。对于晶闸管整流电路，只能通过改变输出直流电压方向实现逆变。a）两电动势同极性EG>EMb）两电动势同极性EM>EGc）两电动势反极性，形成短路2.4

2、.1有源逆变产生的条件相控整流电路的逆变工作条件：直流侧应有直流电动势，提供逆变能量，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。晶闸管的控制角α>π/2，Ud<0半控桥或有续流二极管的电路，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，只能采用全控电路。必须有平波电抗器维持电流连续。2.4.2三相桥式有源逆变电路逆变和整流的区别：0<<π/2时，电路工作在整流状态。π/2<<π时，电路工作在逆变状态可沿用整流的波形分析方法与参数计算公式。逆变超前角ββ=π-。自起始点向左方计量。2.4.2三相桥式有

3、源逆变电路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。2.4.2三相桥式有源逆变电路数量关系输出电压输出电流有功功率当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。2.4.3逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败（逆变颠覆）逆变时，一旦换相失败，使变流器的输出平均电压成为正值，和直流电动势顺向串联，形成很大的短路电流。逆变失败的原因触发电路工作不可靠。晶闸管发生故障。交流电源异常。换相的裕量角不足，引起换相失败。2.4.3逆变失败与最小逆变角的限制三相半波电路逆变失败VT3→VT1β>γ时，换相结束后

4、，ucua，VT1承受反压而关断，VT3继续导通，换相失败。2.4.3逆变失败与最小逆变角的限制最小逆变角βmin确定的方法βmin=δ+γ+θ′γ—换相重叠角，随直流平均电流和换相电抗的增加而增大，一般小于20。δ—晶闸管的关断时间tq折合的电角度，tq大的可达200~300μs，折算到电角度约4~5。θ′—安全裕量角，主要考虑脉冲不对称程度、电网波动等，一般取10。bmin一般取30~35。2.6.1谐波和无功功率分析的基础谐波对于周期为T=2π/ω的非正弦电压u(ωt

5、)满足狄里赫利条件，可分解为傅里叶级数式中n=1,2,3,…或式中，cn、jn、an和bn的关系为2.6.1谐波和无功功率分析的基础谐波谐波基波：在傅里叶级数中，频率与工频相同的分量。谐波：频率为基波频率整数倍（大于1）的分量。谐波次数：谐波频率和基波频率的整数比。n次谐波电压含有率以HRUn（HarmonicRatioforUn）表示电压谐波总畸变率THDu（TotalHarmonicdistortion）2.6.1谐波和无功功率分析的基础谐波n次谐波电流含有率以HRIn（HarmonicRatioforIn）表示电流谐波总畸变率THDi（

6、TotalHarmonicdistortion）定义为2.6.1谐波和无功功率分析的基础2.6.1谐波和无功功率分析的基础功率因数——正弦电路有功功率：就是其平均功率视在功率：S=UI无功功率：Q=UIsinφ功率因数：无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间关系：2.6.1谐波和无功功率分析的基础功率因数——非正弦电路公用电网中，通常电压的波形畸变很小，但电流波形的畸变可能很大，因此假定电压波形为正弦波，电流波形为非正弦波。设基波电流有效值为I1、基波电流与电压的相位差为φ1，有功功率为：功率因数为基波因数（畸变因数）：ν=I1/I；位移因数

7、：cosφ12.6.3整流电路交流侧谐波与无功分析单相桥式全控整流电路忽略换相过程和电流脉动，带阻感负载，直流电感L为足够大时变压器二次电流波形近似为理想方波。单相桥式全控整流电路谐波特点：电流中仅含奇次谐波，各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。n次电流谐波幅值：基波电流有效值基波因数为n=1,3,5,…2.6.3整流电路交流侧谐波与无功分析单相桥式全控整流电路电流基波与电压的相位差等于，故位移因数为功率因数为2.6.3整流电路交流侧谐波与无功分析2.6.3整流电路交流侧谐波与无功分析三相桥式全控整流电路阻

8、感负载，忽略换相过程和电流脉动，直流电感L为足够大。以=30为例，交流侧电流波形为正负半周各120的方波。三相桥式全控整流电路电流基波和各次谐波有效值分别为基