第2章 相控整流与有源逆变电路.ppt

三相半波有源逆变电路输出直流电压平均值为：有源逆变时，，，引入逆变角。其度量方法是从自然换相点开始向后移相180o，再向前度量。两者的关系是：有源逆变电路输出直流电压为：输出直流电流为：有源逆变时，和均和整流时方向相反，用负值代入公式计算。每个晶闸管导通120o，流过电流平均值、有效值为：变压器二次侧电流有效值为：交流电源输出的电功率为：所计算出来的功率为负值，说明电源输出的电功率为负，表示交流电源从直流侧吸收了电功率，直流电功率变成交流电功率传递给了交流电网，实现了有源逆变。2.6.4三相桥式有源逆变三相桥式有源逆变电路如图2-64所示。图2-64三相桥式有源逆变电路及工作波形三相桥式有源逆变电路电路输出直流电压为：输出直流电流为：晶闸管电流平均值、有效值为：变压器二次侧电流有效值为：交流电源输出的电功率为：2.6.5逆变失败及逆变角的限制有源逆变电路若突发电源缺相、触发脉冲丢失，将会出现换相失败，变流器输出直流电压与电机电动势顺极性串联而短路。因回路电阻很小，将流过很大的短路电流，称为逆变电路逆变失败或逆变颠覆。造成逆变电路逆变失败的原因如下：①触发电路工作不可靠，不能在适时给晶闸管发送脉冲，导致晶闸管不能正常换相，变流器输出直流电压与电动势顺极性串联短路。②晶闸管故障，应该阻断的时候不能阻断，应该导通的时候不能导通，造成逆变失败。③变流电路输入电源发生缺相或电源电压过低，由于的存在，晶闸管仍可继续导通，变流电路输出电压太低，不能和匹配，晶闸管短路，逆变失败。④换相裕量不足，引起换相失败。三相半波有源逆变电路漏感影响下逆变失败时电路工作波形如图2-65所示。为保证正常逆变，必须选用可靠的触发电路，合适选择晶闸管参数，采取必要的措施防止晶闸管误触发，为电路设置完善的保护。为防止逆变颠覆，其逆变角必须要进行限制，设置最小逆变角，以保证逆变电路每次的换相均能完成。最小逆变角设置为：取30o～35o。图2-65三相半波有源逆变电路的变压器漏感对逆变电路的影响及逆变失败整流、逆变电路无功需求恶化了电力系统的功率因数。功率因数低对电力系统的影响大家都能耳熟能详，功率因数必须改善。整流、逆变电路还会产生丰富的谐波，会对电网及相关设备产生影响，如：①谐波使供电电压、供电电流波形畸变，影响临近电气设备及变流设备自身的运行。②谐波占用设备容量，使公共电网中电器元件产生附加谐波损耗，功率因数下降，降低电器设备的运行效率。③谐波使电机设备产生机械振动、噪声、发热，使变压器、电容器、电缆等设备过热、绝缘老化，寿命缩短。④谐波对临近通讯设备产生干扰，影响通信设备的正常工作。⑤谐波会引起电网局部谐振，谐波被放大，甚至会引起严重的事故。⑥谐波会引起电力系统继电保护和自动装置等敏感元件误动作。2.7整流电路的谐波与功率因数（1）谐波以工频为周期的非正弦波可以用傅里叶级数将其分解为一系列不同频率的正弦波总和，其中频率为工频50Hz的正弦分量称为基波，其它为基波频率整数倍的谐波。谐波次数为谐波频率与基波频率的整数比。根据傅里叶级数分析，非正弦周期电压、电流可表示为：各次谐波用参量的角标表示。“0”为直流分量，“1”为几波分量，其余为谐波分量。n次谐波电流含有率定义为：电流波形偏移正弦波形的程度用电流谐波总畸变率表示：其中，为总的谐波电流有效值。同样的方法可以表示出谐波电压含有率及电压谐波总畸变率。根据国家标准，使用变流设备的用户，应该将谐波含有率及总谐波畸变率控制在标准所规定的范围内。（2）功率因数在正弦交流电路中，电路的有功功率就是其平均功率：视在功率为：功率因数为：在非正弦交流电路中，波形有畸变。有功功率及功率因数为：为基波电流有效值与总电流有效值的比值，称为基波因数。称为位移因数或称为基波功率因数。可见在非正弦交流电路中，功率因数取决于基波电流的相移和电流波形畸变两个方面。非正弦交流电路下，若定义基波无功功率，并引入畸变功率D，有：（3）典型整流电路交流侧电流谐波和功率因数分析单相桥式全控整流电路功率因数为：三相桥式全控整流电路，忽略其换相过程，功率因数为：整流电路为电容滤波的不可控整流电路，其谐波有规律：①谐波次数为奇次，若为三相整流电路，3的倍数次谐波不存在。②谐波次数越高，其幅值越小。③