电力电子有源逆变.ppt

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1、2.5整流电路的有源逆变工作状态March20030北方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。2.5.1有源逆变电路概述一、逆变电路的分类根据逆变输出交流电能去向分类：有源逆变以电网为负载变流装置（变流器）无源逆变以用电器为负载变频器二、电源间能量的流转关系(a)E1E2时(b)E2E1时(c)电源反极性相连电源间能量的流转关系（续）电流从电源的正极流出者，该电源为输出功率；电流从电源的负极流出者，该电源为输入

2、功率。两个电源反极性相连时，如果电路总电阻很小，会形成电源间短路故障。2.5.2单相桥式有源逆变电路变流器工作于整流状态（02）Ud0,E0UdE单相桥式有源逆变电路（续）变流器工作于逆变状态（2）Ud0,E0UdE实现有源逆变的条件有一个直流电源，极性为上“”下“+”；变流器的2，即Ud0UdEE约等于Ud半控电路或具有续流二极管的电路，不能实现有源逆变，因为：不能输出负电压E的极性不能为上“”下“+”；改变电枢电势E极性的方法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）。改

3、变励磁电流方向。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。2.5.3三相有源逆变电路一、三相半波有源逆变电路变流器工作于整流状态（02）Ud0,E0，UdE三相半波有源逆变电路（续）变流器工作于逆变状态（2）Ud0,E0UdE三相半波有源逆变电路（续）逆变角的计算为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆变角（或称引前触发角）表示。规定：角计算的起始点为控制角=处，计算方法为自=（=0）的起始点向左方计量。、的关系：=－或＋=三相半波电路逆变电压的计算变流器直流侧电压

4、计算公式考虑换相重叠角二、三相桥式全控有源逆变电路变流器工作于逆变状态（2）Ud0,E0UdE2.5.4逆变失败及最小逆变角的限制定义：逆变运行时，一旦发生换相失败，使整流电路由逆变工作状态进入整流工作状态，Ud又重新变成正值，使输出平均电压和直流电势变成顺向串联，外接的直流电源通过SCR电路形成短路，这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。逆变失败的原因触发电路工作不可靠触发脉冲丢失（见左图）触发脉冲延迟（见右图）逆变失败的原因（续）晶闸管发生故障（见左图）换相的裕量角不足（见右图）交流电源发生异常现象避免逆变失败的措施采用可靠的

5、触发电路；选用可靠的SCR，防止误导通；加快速熔断器或快速开关；逆变角不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。确定最小逆变角min的依据最小逆变角min=++:SCR的关断时间tq折合的电角度，叫恢复阻断角，=tq:换相重叠角:安全裕量角在可逆直流拖动系统中，一般要求minmin直流可逆电力拖动系统2.5.5有源逆变的应用有源逆变的应用（续）绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统高压直流输电有源逆变的应用（续）2.6整流电路的谐波和功率因数2.6.1整流电路的谐波分析任何周期性波形都可以分解为直流分量、正弦波基波分量和一系列

6、频率为基波整数倍的谐波分量。整流电路的谐波包括：变流器直流侧谐波交流电源侧谐波一、变流器直流侧谐波分析（=0）在（m~m）傅立叶级数分析ud以2m为周期直流侧谐波分析（=0）（续）因此在整流输出电压中，谐波级次n一定是脉波数m的整数倍。根据傅立叶级数分析结果直流侧谐波分析（=0）（续）两相半波电路（m=2）三相半波电路（m=3）直流侧谐波分析（=0）（续）三相桥式电路（m=6）脉波数（相数）的增加使谐波中最低次谐波的频率增加，同时其幅值迅速减少。增加整流器的脉波数m，对减少直流侧谐波、改善输出波形质量有重要的作用。直流侧谐波分

7、析（>0）空载直流电压的n次谐波的有效值整流器输出直流电压中的谐波分量，将随延迟角的增大而显著上升。二、交流电源侧谐波电流分析对于理想的m脉波整流器，则在交流侧只有下列级次的谐波电流：=mk1每个谐波电流分量的幅值为基波电流的1/，即谐波电流分量的大小与其频率成反比。实际应用中，当需要比较精确的检测变流器交流侧谐波电流时，必需同时考虑到脉波数m、延迟角和重迭角三个参数的影响。2.6.2整流电路的功率因数定义整流电路电网侧有功功率与视在功率之比计算方法=coscos：位移系数:电流畸变系数也可用=Pd/S计算功率因数的改善方法全控

8、变流器的半控工作状态整流波形逆变波形功率因数的改善方法（续）强迫换