合肥工业大学电力电子技术第十九讲第五章.ppt

电 力 电 子 技 术 直流可逆电力拖动系统 5.4.2 逆变失败与最小逆变角 有源逆变正常运行时，外接的直流电源电压EM与逆变电路输出的平均电压Ud极性相同，通常由于逆变回路的内阻很小，所以外接直流电源电压EM基本由逆变电路的输出平均电压Ud来平衡。 若逆变时出现逆变输出电压减小、变零、甚至与直流电源顺极性串联等情况时，就会造成逆变回路过流，造成器件和变压器损坏。这种情况称为逆变失败，也称逆变颠覆。 造成逆变失败的原因主要在四个方面. 5.4.2 逆变失败与最小逆变角 1）晶闸管本身的原因 晶闸管发生故障，不能正常导通和关断，会造成交流电源电压与直流电动势顺向串联，造成逆变失败。 2）交流电源的原因 交流电源缺相或突然消失，此时交流侧由于失去与直流电动势极性相反的交流电压，使直流电动势通过晶闸管形成电路短路。 3）触发电路的原因 触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，致使晶闸管不能正常换相，使交流电源电压与直流电动势顺向串联，形成短路。 5.4.2 逆变失败与最小逆变角 5.4.2 逆变失败与最小逆变角 5.4.2 逆变失败与最小逆变角 如图5-29所示，以VT3和VT1的换相过程来分析，当β＞γ时，经过换相过程后，a相电压仍高于c相电压，所以换相结束时，晶闸管VT3因承受反压而关断。 5.4.2 逆变失败与最小逆变角 若β＜γ时，从图右下角的波形中可看到，换相尚未结束，电路的工作状态到达自然换相点p点后，c相电压将高于a相电压，该通的晶闸管VT1会关断，而应关断的晶闸管VT3不能关断，当c相电压进入正半周，就会造成两个电源顺向串联，导致逆变失败。 5.4.2 逆变失败与最小逆变角 实际工作中逆变时允许采用的最小逆变角β应等于βmin=δ+γ+θ′ 其中δ为晶闸管的关断时间tq折合的电角度，tq较大时可达200-300ms，折算到电角度约为4 °-5 °。 γ为换相重叠角，其随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。设计变流器时，重叠角可通过查阅相关手册得到。 θ′为安全裕量角，通常取10 ° ，用于防止触发脉冲的不对称。 βmin一般取30 °-35 °。为保证ββmin，还可在触发电路中附加保护环节，保证触发脉冲不进入小于βmin的区域。 5.5 PWM整流电路 5.5 PWM整流电路 5.5 PWM整流电路 功率因数λ定义为有功功率P和视在功率S的比值： 正弦电路功率因数是由电压和电流的相位差?决定的： 非正弦电路中的情况 有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同，功率因数仍按上式定义。 设正弦波电压有效值为U，电流有效值为I，基波电流有效值及与电压的相位差分别为I1和?1。这时有功功率为： 5.5 PWM整流电路 功率因数为： 基波因数——υ =I1 / I，即基波电流有效值和总电流有效值之比 位移因数（基波功率因数）——cos?1 整流器输入端功率因数与基波电流的相位移角有关，与谐波电流的大小有关 5.5 PWM整流电路 5.5.1 传统整流电路存在的问题 小功率整流电路多采用单相不控整流加一级直流变换电路以实现网侧功率因数校正。因为采用有源（开关）器件，是一种含有源功率因数校正环节的单相整流，简称为有源功率因数校正（APFC）。 其将高频PWM DC/DC变换应用于单相整流，也是一种单相高频PWM整流。缺点是电能单向流动。 PWM整流电路是采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路，它能在不同程度上解决传统整流电路存在的问题。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就形成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路进行控制，使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，则功率因数近似为1，因此PWM整流电路也称单位功率因数变流器。 5.5.2 电压型单相单管PWM整流电路 如图5-31所示，交流输入电压经二极管桥式不控整流后，再经过DC／DC变换，通过相应的控制使输入电流平均值自动跟随整流电压基准值，可获得较高的网侧功率因数，并保持输出电压稳定。APFC电路有两个反馈控制环：输入电流环使DC／DC变换器输入电流为全波整流波形，并且与全波整流电压波形相位相同；输出电压环DC／DC变换器使输出端为一个直流稳压源，达到直流电源的稳压效果。 5.5.2 电压型单相单管PWM整流电路 设交流输入电压uS=USmsinωt，则不控整流桥输出电压ud=|uS|=USm|sinωt|。当VF导通时，ud通过VF和R5对L储能，C放电维持负载电压uo，假定输出电容C足够大，则负载电压uo近似为一恒定的值Uo。R5为大功率低阻值的高精度取样电阻，用于检测输入电流。在VF