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直流发电机—电动机系统电能的流转 ??????? 图a M电动运转，EGEM，电流Id从G流向M，M吸收电功率，相当于反电势负载。 图b 回馈制动状态，M作发电运转，此时，EMEG，电流反向，从M流向G，M输出电功率，G则吸收电功率，M轴上输入的机械能转变为电能反送给G。 图c 注意： 两电动势顺向串联，向电阻R供电，G和M均输出功率，由于R 一般都很小，实际上形成短路，在工作中属发生事故。 使用单相双半波电路（单相全波）代替上述发电机G。 图3.1a M电动运行，全波电路工作在整流状态， ? 在0~π/2间，Ud为正值，并且只有当Ud EM，才能输出Id 。交流电网输出电功率，电动机输入电功率。 图3.1b M回馈制动，由于晶闸管的单向导电性，Id方向不变，欲改变电能的输送方向，只能改变EM极性。为了防止两电动势顺向串联，Ud极性也必须反过来，即Ud应为负值，且|EM | |Ud |，才能把电能从直流侧送到交流侧。 电能（注意不是电流）的流向与整流时相反,M输出电功率,电网吸收电功率。 Ud可通过改变?来进行调节，逆变状态时Ud为负值， ?在π /2~ π 间。 图3-1 单相全波电路的整流和逆变 由上图可知电路工作在逆变时的直流电压可由积分求得 三相半波有源逆变电路 图3.5 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形 有源逆变状态时各电量的计算： Ud= -2.34U2cos β = -1.35U2Lcos β 输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即 Id=（Ud-EM)/R 每个晶闸管导通2 π /3，故流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流id的脉动） 从交流电源送到直流侧负载的有功功率为: Pd= UdId= RId2+EMId 当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。 在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为： 逆变失败（逆变颠覆）——指逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流，造成器件和变压器损坏。 1. 逆变失败的原因 （1）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，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相； （2）晶闸管发生故障，该通时不通,而不该导通的通了； （3）交流电源缺相或突然消失； （4）换相的裕量角不足，引起换相失败。 换相重叠角的影响：当β γ 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。如果β γ （从图3.6右下角的波形中可清楚地看到），该通的晶闸管（VT2）反而关断，而应关断的晶闸管（VT1)继续导通。这样会使得Ud的波形中正部分大于负部分，从而使得Ud和EM顺向串联，最终导致逆变失败。 2. 确定最小逆变角β min的依据 逆变时允许采用的最小逆变角β 应等于 β min=δ + γ +θ′ δ :晶闸管的关断时间tq折合的电角度，tq大的可达200~300ms，折算到电角度约4?~5?； γ ：换相重叠角，随Id和XB的增加而增大； 举例如下：某装置整流电压为220V，整流电流800A，整流变压器容量为240kVA，短路电压比Uk%为5%的三相线路，其γ值约为15?~20?。 θ′：为安全裕量角，（一般可达5?）值约取为10?。 一般取β min=30°→35° * 第三章 晶闸管有源逆变电路 第一节 有源逆变的工作原理 第二节 晶闸管直流可逆拖动的工作原理 第三节 绕线转子异步电动机串级调速与高压直流输电 第四节 晶闸管装置的功率因数、谐波与对电网的影响 第一节 有源逆变的工作原理 　　一、有源逆变的工作原理 逆变（invertion）——把直流电转变成交流电，为整流的逆过程。 逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路； 有源逆变电路——交流侧和电网连结，即电网为负载。 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； 对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既可工作在整流状态又可工作在逆变状态，称为变流电路（converter）。 无源逆变电路——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到普通负载，将在第七章介绍。 a）两电动势同极性EG EM b）两电动势同极性EM EG c）