第四章有源逆变

有源逆变,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,4,*,本 章 内 容,4.1,有源逆变电路的工作原理,4.2,三相有源逆变电路,4.3,有源逆变的应用,4.4,整流电路的功率因数及其改善的方法,0,要 求 及 重 点,理解和掌握单相、三相有源逆变电路的工作原理，有源逆变的应用和整流电路的功率因数及其改善的方法,。,重点：,波形分析法，,有源逆变的条件,和有源逆变失败的原因,。,1,4.1 有源逆变电路工作原理,一、逆变电路的分类,根据逆变输出交流电能去向分类：,有源逆变,以电网为负载,变流装置,（变流器）,无源逆变,以用电器为负载,变频器,2,二、电源间能量的流转关系,(a)E,1,E,2,时,(b)E,2,E,1,时,(c)电源反 极性相连,3,电源间能量的流转关系,（续）,电流从电源的正极流出者，该电源为输出功率；,电流从电源的负极流出者，该电源为输入功率。,两个电源反极性相连时，如果电路总电阻很小，会形成电源间短路故障。,4,三、单相桥式有源逆变电路,变流器工作于,整流状态（0,2）,U,d,0,E,0,U,d,E,5,单相桥式有源逆变电路,（续）,变流器工作于,逆变状态（,2,）,U,d,0,E,0,U,d,E,6,单相桥式有源逆变电路,（续）,输出电压平均值：,考虑换相重叠角后的,U,d,:,7,四、实现有源逆变的条件,有一个直流电源，极性为,上“,”下“+”；,变流器的,2，即,U,d,0,U,d,E,E,约等于,U,d,半控电路或具有续流二极管的电路，,不能,实现有源逆变，因为：,不能输出负电压,E,的,极性不能为上“,”下“+”；,8,五、改变电枢电势 E 极性的方法,某些机械能随着工况的不同自动改变E,的 极性（如直流卷扬机）。,改变励磁电流方向。,反接电枢回路。,在可逆拖动系统中，通常采用两套变流器 相互切换。,9,4.2 三相有源逆变电路,4.2.1 三相半波有源逆变电路,变流器工作于,整流状态（0,2）,U,d,0,E,0，U,d,E,10,三相半波有源逆变电路,（续）,变流器工作于,逆变状态（,2,）,U,d,0,E,0,U,d,E,11,三相半波有源逆变电路,（续）,12,逆变角,的计算,为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆变角,（或称引前触发角）,表示。,规定：,角计算的,起始点,为控制角,=,处，计算方法为自,=,（,=0,）的起始点,向左方,计量。,、的关系：,=,或 ,=,13,三相半波电路逆变电压的计算,变流器直流侧电压计算公式,考虑换相重叠角,14,4.2.2,三相桥式全控有源逆变电路,变流器工作于,逆变状态（,2,）,U,d,0,E,0,U,d,E,15,4.2.3,逆 变 失 败及最小逆变角的限制,定义：,逆变运行时，一旦发生换相失败，使整流电路由逆变工作状态进入整流工作状态，,U,d,又重新,变成正值,，使输出平均电压和直流电势变成,顺向串联,，外接的直流电源通过SCR,电路形成短路，这种情况称为,逆变失败,，或称为,逆变颠覆,。,16,逆变失败的原因,触发电路工作不可靠,触发脉冲丢失（见左图）,触发脉冲延迟（见右图）,17,逆变失败的原因,（续）,晶闸管发生故障,（见左图）,换相的裕量角不足,（见右图）,交流电源发生异常现象,18,避免逆变失败的措施,采用可靠的触发电路；,选用可靠的SCR，,防止误导通；,加快速熔断器或快速开关；,逆变角,不能太小,，必须限制在某一允许的最小角度内。,19,确定最小逆变角,min,的依据,最小逆变角,min,=+,+,:SCR的关断时间 tq,折合的电角度，叫恢复阻断角，,=,tq,:换相重叠角,:安全裕量角,在可逆直流拖动系统中，一般要求,min,min,20,4.3,有源逆变的应用,高压直流输电,21,有源逆变的应用,（续）,绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统,22,串级调速原理：,下降，,cos,增加，,n,下降,，反之亦然。,23,直流可逆电力拖动系统,有源逆变的应用,（续）,24,1,90,U,d1,E,90,U,d,E,1,90,U,d1,E,90,U,d,E,25,4.4 整流电路的功率因数及其改善方法,4.4.1,功率因数定义,整流电路电网侧有功功率与视在功率之比,计算方法,1,=P/S=P,d,/S,（若忽略变流电路损耗，,P,应等于整流负载功率,P,d,）,26,计算方法2,=cos,cos：相,位移系数,（位移因数）,（基波,有功功率与,基波,视在功率之比）,:电流畸变因数（=I,1,/I,1,）,（基波电流有效值,与总,电流有效值,之比）,27,例：单相全控桥式电路功率因数计算,计算方法1,28,例：单相全控桥式电路功率因数计算,计算方法2,29,例：三相半波整流电路功率因数计算,单相桥式：,0.9,三相半波：,=0.83,三相桥式：,=0.955,三相半波带换相重叠角：,30,4.4.2 提高功率因数的措施,全控变流器的半控工作状态,整流波形 逆变波形,31,功率因数的改善方法,（续）,强迫换相,1,、息灭角控制,32,功率因数的改善方法,（续）,强迫换相（续）,2,、对称角控制,33,功率因数的改善方法,（续）,强迫换相（续）,3,、脉冲宽度控制,34,功率因数的改善方法,（续）,串联变流器的顺序控制,35,习 题,4-2,试画出三相半波整流电路共阳极接法时，,u,d,与,u,T3,的波形，,=60,0,。,4-4,单相全控整流电路给反电势阻感负载供电，已知,R=1,，,L,d,=,，,L,B,=0.5mH,，,U,2,=100V,，当,E=,99V,，,=60,0,，画出,u,d,波形，求,U,d,、,I,d,和,的值。,4-5,三相半波整流电路，反电势阻感负载，,U,2,=220V,，,R=1,，,L,d,=,，,L,B,=1mH,，当,E=,150V,，,=30,0,时，,画出,u,d,波形，,求,U,d,、,I,d,和,的数值。,36,4-3,试绘出三相桥式有源逆变电路，当,=,/4,时，输出电压波形以及晶闸管,T,2,、,T,5,两端的电压波形，并分析它们承受的正反向最大电压各为多少？,4-8,三相全控桥整流电路，反电势阻感负载，,U,2,=220V,，,R=1,，,L,d,=,，,L,B,=1mH,，当,E=,400V,、,=60,0,时，画出,u,d,波形，求,U,d,、,I,d,、,的数值，此时逆变回电网的平均功率为多少？,4-14,相控整流电路,的功率因数是怎样定义的？它与哪些因素有关？,4-15,为什么深控状态下相控整流电路的功率因数差？试列举出提高功率因数的几种技术措施。,37,