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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,逆变的概念与原理,(1) 什么是逆变？,逆变,把直流电转变成交流电，是,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,交流侧和电网联接的逆变电路。,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。,无源逆变电路,整流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载上，将直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载。,对于可控整流电路，只要满足一定条件就可工作于有源逆变状态，此时电路形式未变，只是电路工作条件转变。这种既工作在整流状态又工作在逆变状态的整流电路，称为,变流电路,。,3.3 整流电路的有源逆变,1,（2） 直流发电机电动机系统能量的转换,所以两个电动势同极性相接时，,电流总是从电动势高的流向低的，因回路电阻小，即使是很小的电动势也能产生大的电流，,图,a M,电动运转，,E,G,E,M,，,电流,I,d,从,G,流向,M,，,I,d,的值,为,由于,I,d,和,E,G,同方向，与,E,M,反,方向，故,G,输出电功率，,M,吸收电功率。,电能由,G,流向,M,，,转变为,M,轴上,输出的机械能。,R,为回路总电阻，总为热耗。,图,b,为回馈制动状态，,M,作发电运转，此时，,E,M,E,G,，,电流反向，从,M,流向,G,。,其值为 故,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,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，在工作中必须严防这类事故发生。,使两个电动势之间交换很大的功率,。,2,（3） 逆变产生的条件,以单相全波电路代替上述发电机，给电动机供电。,设,M,作电动机,运行，全波电路应工作在,整流状态,，,在,0,/2,间，直流侧输出,U,d,为正值，并且,U,d,E,M,，,这样才能输出,I,d,。,其值为：,条件下，交流电网输出电功率，电动机则输入电功率。,因,R,很小，所以电路经常工作在,电路中串入L是为了使电流连续且平衡,3,当,M,作发电回馈制动运行时，由于晶闸管的单向导电性，,I,d,方向不变，欲改变电能的输送方向，只能改变,E,M,极性。,为了防止两电动势顺向串联，,U,d,极性也必须反过来，即,U,d,应为负值，且,|,E,M,| |,U,d,|,，,这样才能把电能从直流侧送到交流侧,实现逆变。这时电流为,电路内电能的流向与整流时相反，电动机输出功率，电网吸收电功率。,电动机轴上输入的机械功率越大，则逆变的功率也越大。为了防止过电流，也应满足 ，E,M,的大小取决于电动机转速的高低，而U,d,可通过改变,来进行调节。,由于逆变时,U,d,为负值，故在逆变时,的范围为,/2间,4,以单相全控电路代替上述全波电路，给电动机供电时,电路工作在整流状态：,在 的任一时刻触发晶闸管导通，其整流输出电压平均值都大于零，在U,d,E的条件下，电枢回路电流I,d,=(U,d,-E)/R0，整流电路输出电能供给电动机，电动机作电动运行。,电能流向是由交流电网流向直流电动机。,5,电路工作在逆变状态：,假设电动机做发电机运行（回馈制动），在直流发电机-电动机系统中，电流流向不受限制，电能反向传送容易实现。,但在此电路中，由于晶闸管的单向导电性，电路中的电流流向不能改变。要改变电能传送方向，只能改变电动机输出电压极性，所以图中E为上负下正。,为实现电动机回馈制动运行，要求整流电路吸收能量回馈到电网，所以整流电路直流侧输出电压平均值U,d,也必须反极性，即为负值，（导通角为大于90度），且E U,d,，此时电流方向不变， I,d,=(E - U,d,)/R,但电路中电能流向与整流时相反，电动机输出功率，为发电工作状态，电网侧吸收电功率，实现了有源逆变。,6,从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件：,半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压,u,d,不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。,欲实现有源逆变，只能采用,全控,电路。,要有,直流电动势,，其极性和晶闸管导通方向一致，其值应,大于,变流器直流侧平均电压。,晶闸管的控制角,/2,，使,U,d,为,负值。,两者必须同时具备才能实现有源逆变。,注意：,7,2,三相桥整流电路的有源逆变工作状态,逆变和整流的区别,：,控制角,不同,0,p,/2,时，电路工作在,整流,状态。,p,/2,p,/2,时的控制角用,p-, =,b,表示，,b,称为,逆变角,。,控制角是以自然换流点作为计量起点的，由此点向右方计量，而逆变角,b,和控制角,a,的计量方向相反，其大小自,b,=0,的起始点,向左方,计量。,在三相整流电路中，带反电动势、阻感负载时，整流输出电压与控制角之间存在着余弦函数的关系：,在此式中，若,大于,/2,，则U,d,已自动变为负值，所以已满足逆变的一个条件，若再有一个反向的E,M,，则完全满足逆变的条件。,8,（1）三相半波有源逆变电路,在整流工作状态下,，即,0,g,时，换相结束时，,u,a,u,c,，,能使晶闸管,VT3,承受反压而关断。,如果,b,u,a,，,使应该导通的晶闸管,VT1,承受反压会关断，而应该关断的晶闸管,VT3,不能关断且继续导通，且,c,相电压越来越高，使电动势顺向串联，最终导致逆变失败。,u,d,O,O,i,d,w,t,w,t,u,a,u,b,u,c,u,a,u,b,p,b,g,b,g,i,VT,1,i,VT,i,VT,3,i,VT,i,VT,3,2,2,以VT3和VT1换相过程为例：,所以逆变时要求：,b,g,28,4、 确定最小逆变角,b,min,的依据,通过上述分析可知：为了防止逆变失败，逆变角,b,不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。,逆变时允许采用的最小逆变,角,b,应等于,b,min,=,d,+,g,+,q,d,晶闸管的关断时间,t,q,折合的电角度，称为恢复阻断角,g,换相重叠角,q,换相,安全裕量角,t,q,大的可达200300ms，折算到电角度约,4,5,。,随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。,主要针对脉冲不对称程度（一般可达5,），其值约取为10,。,29,g,换相重叠角的确定：,a.,查阅有关手册,举例如下：以某整流装置为例,整流电压,整流电流,变压器容量,短路电压比,U,k,%,g,220V,800A,240kVA,5%,15,20,b,.参照整流时,g,的计算方法,根据逆变工作时 ，并设 ，上式可改写成,式中，m为脉波数，在三相半波电路中，m=3，对于三相桥式全控电路，m=6。U,2,为变压器二次侧相电压有效值。对于三相桥式全控电路， U,2,为变压器二次侧线电压有效值。,30,这样， 最小逆变角,b,min,一般取30,35,。,设计逆变电路时，必须保证,由此可知：换相重叠角,g,与I,d,和X,B,有关，所以一旦电路参数确定，,g就有定值,。,而逆变时要求,故存在下列关系,31,
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