晶闸管有源逆变电路简介.ppt

因晶闸管V1、V2、V3的交替导通工作完全与交流电网变化同步， 从而可以保证能够把直流电能变换为与交流电网电源同频率的交流电回馈电网。一般均采用直流侧的电压和电流平均值来分析变流器所连接的交流电网究竟是输出功率还是输入功率。这样，变流器中交流电源与直流电源能量的流转就可以按有功功率Pd=UdId来分析，整流状态时，Ud＞0，Pd＞0则表示电网输出功率； 逆变状态时，Ud ＜0， Pd ＜0则表示电网吸收功率。 输出电流的有效值为 式中IN为第N次谐波电流有效值。N的取值由波形的谐波分析展开式确定。 晶闸管流过电流的平均值为 晶闸管流过电流的有效值为 电路在逆变状态运行时，如果出现晶闸管换流失败，则变流器输出电压与直流电压将顺向串联并相互加强， 由于回路电阻很小，必将产生很大的短路电流，以至可能将晶闸管和变压器烧毁，上述事故称之为逆变失败或叫做逆变颠覆。 3.4 逆变失败原因分析及逆变角的限制 * 第3章 有源逆变电路 * 第3章 有源逆变电路 第3章 有源逆变电路 3.1 逆变的概念 3.2 三相半波逆变电路 3.3 三相桥式逆变电路 3.4 逆变失败原因分析及逆变角的限制 习题及思考题 3.1.1 整流与逆变的关系 ? 前面两章讨论的是把交流电能通过晶闸管变换为直流电能并供给负载的可控整流电路。但生产实际中，往往还会出现需要将直流电能变换为交流电能的情况。例如，应用晶闸管的电力机车，当机车下坡运行时，机车上的直流电机将由于机械能的作用作为直流发电机运行，此时就需要将直流电能变换为交流电能回送电网，以实现电机制动。 又如， 运转中的直流电机，要实现快速制动，较理想的办法是将该直流电机作为直流发电机运行，并利用晶闸管将直流电能变换为交流电能回送电网， 从而实现直流电机的发电机制动。 3.1 逆 变 的 概 念 相对于整流而言，逆变是它的逆过程，一般习惯于称整流为顺变，则逆变的含义就十分明显了。下面的有关分析将会说明，整流装置在满足一定条件下可以作为逆变装置应用。即同一套电路， 既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态， 这样的电路统称为变流装置。  变流装置如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上， 电网成为负载， 在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到电网中去， 这样的逆变称为“有源逆变”。  如果逆变状态下的变流装置，其交流侧接至交流负载，在运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给负载，这样的逆变则称为“无源逆变”或变频电路。 图 3-1 两个电源间能量的传送 (a) 同极性连接E1E2; (b) 同极性连接E2E1； (c) 反极性连接 3.1.2 电源间能量的变换关系 图3-1(a)表示直流电源E1和E2同极性相连。当E1＞E2时， 回路中的电流为 式中R为回路的总电阻。此时电源E1输出电能E1I，其中一部分为R所消耗的I2R，其余部分则为电源E2所吸收的E2I。 注意上述情况中，输出电能的电源其电势方向与电流方向一致， 而吸收电能的电源则二者方向相反。 在图3-1(b)中，两个电源的极性均与图3-1(a)中相反，但还是属于两个电源同极性相连的形式。如果电源E2＞E1，则电流方向如图，回路中的电流I为 此时，电源E2输出电能，电源E1吸收电能。 在图3-1(c)中，两个电源反极性相连， 则电路中的电流I为 此时电源E1和E2均输出电能，输出的电能全部消耗在电阻R上。 如果电阻值很小，则电路中的电流必然很大；若R=0，则形成两个电源短路的情况。 综上所述， 可得出以下结论：  (1) 两电源同极性相连，电流总是从高电势流向低电势电源， 其电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。如果回路电阻很小， 则很小的电势差也足以形成较大的电流，两电源之间发生较大能量的交换。  (2) 电流从电源的正极流出，该电源输出电能；而电流从电源的正极流入，该电源吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电流的乘积来决定，若电势或者电流方向改变，则电能的传送方向也随之改变。  (3) 两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形成电源间的短路， 应当避免发生这种情况。  图 3-2 直流卷扬系统 (a) 提升重物； (b) 放下重物 3.1.3 有源逆变电路的工作原理  1．整流工作状态（0＜α＜π/2） 由第１章的学习已知，对于单相全控整流桥，当控制角α在0～π/2之间的某个对应角度触发晶闸管时，上述变流电路输出的直流平均电压为Ud=Udo cosα，因为此时α均小于π/