有源逆变(远程)研究.ppt

第三章 有源逆变 将直流电转变成交流电，这种对应 于整流的逆向过程，称“逆变”。 有源逆变则指的是将直流电转换成交流电后，再将它反送回交流电网。这里的“源”即指交流电网。 如晶闸管控制的电力机车，交流电经可控整流后，供电给直流电机。在正常运行时，从交流电网供给功率来拖动机车；当机车下坡时，直流电机将作为发电机运行，此时发出的直流电能用同一套晶闸管的控制转换成交流电反送回电网。 又如正在运行的电动机，要使它迅速停机，也可让电动机作为发电机运行产生制动，将电机动能转变成电能后反送回电网。 有源逆变应用广泛，是研究直流可逆调速系统的基础，也是研究变速恒频电源必须具有的知识，还用于其他方面。 晶闸管有源逆变和可控整流电路，常常采用一套电路既作整流又作逆变，在一定条件下相互转化。因此必须注意，在什么条件下是整流，在什么条件下是逆变，在什么条件下可以相互转化。 第一节 电能的流转 两个直流电电源 和 相连的电路如图3-1（a）所示。现分析其电能如何流转。 设 ，电流I 从 流向 ，大小 为 式中R为回路总电阻。电源 发出的功率为 ，电源 接收的功率为 ，电阻消耗的功率 。 图3-1（b）的情况是两个电源极性都反过来，同时 ，则有电流方向不变，但功率反送。 图3-1（c）则为 两个电源反极性相 连的情况，这时电 流大小为 相当于两个电源顺极性串联起来向电阻R供电。 此时两电源都输出功率， ， ，电阻消耗的功 率 。 如果R仅是回路电阻，电流I将很大，此时实际上形成了两个电源的短路。 由以上分析，可以得出几点结论： 两各电源同极性相连，电流总是从电势高的电源流向电势低的电源，大小决定于两电势之差和回路电阻R。如R很小，虽然两电势之差不大，也可产生足够大的电流，使两电源间交换很大的功率。 电流从电源正极性端流出者为发出功率，从正极性端流入者为吸收功率。 两电源反极性相连时则形成短路，工作中应严防发生。 第二节 三相半波逆变电路 图3-2示出了三相半波电路，它既 可作整流又可作逆变。 为了便于分析问题， 设电路平波电感L足够大，可认为电流为一水平线。 忽略电源漏抗，将直流电机电枢电阻和电感分别归算到主回路的电阻和电感中，此时直流电机可看作是无内阻抗的理想电压源。 下面从整流状态分析起，具体说明电路工作在整流或逆变状态的条件，看整流和逆变如何转变。 一 整流工作状态（ ） 每半周期开始以控制角 每隔 依次触发晶闸管 ， ， 。 输出电压波形示于图3-2（a），其平均值 为正。 电流 应有 方向由电路正极性流出，流入电机电势 的正极性。 电机吸收功率，作电动机运行，整流电路则为输出电能。 二 中间状态（ ） 当增大控制角 ，则电压 波形与横坐标包围的正面积减小，负面积加大，平均值 减小，电动机转速减小。 直到 时，理想状态下，如果忽略电阻R，则输出电压 波形的正负面积相等，因而整流电路输 出平均电压为零，电动机反电势 为零，电路电流 为零，电机转速为零，即 电机将停转。 三 逆变工作状态 从电路工作波形来分析 ，由于此时输出电压 波形负面积大于正面积，电路有可能输出负平均电压（图3-2（c））。 要实现逆变工作状态应满足条件： ，这是电路的内部条件； ，同时 反极性，这是外部条件。 由于此时 大于 ，电流从电机的电势 正极流出，电机输出功率为发电工作状态； 电流流入电路 现在的正极性，然后到了交流电网，即交流电源吸收功率，实现了有源逆变。 如图（3-2（c））， =150 作例 分析波形和电路工作过程。仍然 每隔120 依次触发管 ， ， 。 在 时触发 ，虽然此时 =0，但在 作用下， 仍然承受正向电压而导通，此后电路输出负压 。但由于 ，因此 仍导通，且使电感L储能。 当 以后，由于 其绝对值大小开始大于电机电势 绝对值，因此电感L