晶闸管有源逆变电路演示幻灯片

1,第三章晶闸管有源逆变电路,2,一、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。,3,直流发电机电动机系统电能的流转图aM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。,a）两电动势同极性EGEMb）两电动势同极性EMEGc）两电动势反极性，形成短路,4,a）两电动势同极性EGEMb）两电动势同极性EMEGc）两电动势反极性，形成短路,电动机电动运行电能由发电机流向电动机,电动机回馈制动电能由电动机回流发电机,短路（应避免）,5,两个电势源同极性相连接时，电流的流向：高电势低电势电能的流向：是随着E或I方向的改变而改变。,6,使用单相双半波电路（单相全波）代替上述发电机G。图3.1aM电动运行，全波电路工作在整流状态，在0/2间，Ud为正值，并且只有当UdEM，才能输出Id。交流电网输出电功率，电动机输入电功率。图3.1bM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/2间。,7,图3-1单相全波电路的整流和逆变,8,由上图可知电路工作在逆变时的直流电压可由积分求得,公式与整流时一样，由于逆变运行时900，cos计算不方便，所以引入逆变角，令=1800-，故,注意：逆变角和控制角的计量方向相反，其大小自=0的起始点向左方计量。,9,实现有源逆变的条件：1）外部条件：有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其绝对值大于变流器直流侧平均电压。2）内部条件：晶闸管的控制角/2，使Ud为负值。3）充分条件：要有足够大的电感，以保证有源逆变连续进行。,半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值（最小为零），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。,10,二、常用晶闸管有源逆变电路,（一）三相半波有源逆变电路,下图为三相半波电动机负载电路，电动机电动势E的极性符合有源逆变条件，当d且时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。如果（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。,图3.6交流侧电抗对逆变换相过程的影响,25,2.确定最小逆变角min的依据逆变时允许采用的最小逆变角应等于min=+:晶闸管的关断时间tq折合的电角度，tq大的可达200300ms，折算到电角度约45；：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，其值约为1520。：为安全裕量角，（一般可达5）值约取为10。一般取min=3035,26,一、由晶闸管桥路供电、用接触器控制直流电动机的正反转,第二节晶闸管直流可逆拖动的工作原理,27,二、采用两组变流桥的可逆电路,最常用的是反并联电路。,当电动机磁场方向不变时，正转时由组桥供电；反转时由组桥供电，采用反并联供电可使直流电动机在四个象限内运行。,28,29,30,第三节绕线转子异步电动机串级调速与高压直流输电,一、绕线转子异步电动机晶闸管串级调速,串级调速主电路如图所示，逆变电压Ud为引入转子电路的反电动势，改变逆变角即可改变反电动势大小，达到改变转速的目的。Ud是转子整流后的直流电压，其值为,