ACDC变换器整流和有源逆变电路.ppt

第5章将AC-DC变换器、1，2，3，4，5，相控制有源逆变器电路，PWM整流电路，同步整流电路，6，基本内容，5.4相控制有源逆变器电路，逆变器直流转换为交流，整流的反过程示例：电力机车在下坡行驶， 机车位置能量被转换为电能而反向传送至交流电网，逆变器电路将直流电力逆转换为交流电力的电路根据逆变器输出交流电力的目的地， 逆变器电路不使有源逆变器电路交流侧和与电网连接的无源逆变器电路的交流侧与电网连接，与负载直接连接并且可控制的整流电路在满足一定条件时能够使逆变器工作，其电路形式不变，只是电路的工作条件发生变化。 无论是整流状态还是逆变器状态下都能动作的电路，逆变器电路(Converter )、5.4相控制有源逆变器电路、直流发电机-电动机系统的电力流、电动、再生制动器、逆接制动器、两个电动势(电源)连接为相同极性，电流始终从电动势高的流向电动势低的流向。 电流的大小由两电动势之差和电路电阻决定。 电路电阻越小，即使两电动势之差越小，也能产生足够的电流，在两电动势之间交换电力。 5.4.1相控制有源逆变器的原理和实现条件、逆变器发生的条件、5.4.1相控制有源逆变器的原理和实现条件、逆变器发生的条件、晶闸管的单相导电性、电流不会逆流，如何实现能量再生？ 为了实现逆变器时的能量再生，可以只将电压Ud倒置，只将5.4.1相控制有源逆变器的原理和实现条件、逆变器发生的条件、逆变器时的能量再生，只将电压Ud倒置，只将整流器电压倒置，或者为了防止电流过大通常电动机电动势的方向也相反，|EM|为|Ud|、5.4.1相控制有源逆变器的原理和实现条件，逆变器发生的条件是晶闸管的阳极大部分位于电源负半周，如何导通？ 总结逆变器条件：1)有直流电动势，其极性与晶闸管导通方向一致，其值必须大于逆变器电路直流侧的平均电压；2 )晶闸管的控制角/2、Ud为负，如何得到-Ud、5.4.1相控制有源逆变器的原理和实现条件5.4.1相控制有源逆变器的原理和实现条件，逆变器的发生条件，总括逆变器条件：1 )需要直流电动势，其极性与晶闸管的导通方向一致，其值必须大于逆变器电路的直流侧的平均电压，2 )晶闸管的控制角/2，Ud为负，飞轮5.4.2三相半波整流电路的有源逆变器工作状态，三相半波整流电路：1)Ud为负值，2 )需要反电动势，逆变器角:、5.4.2三相半波整流电路的有源逆变器工作状态， 通过电动势EM维持导通的5.4.2三相半波整流电路的有源逆变器动作状态、5.2.3逆变器失败和最小逆变角、逆变器时逆变器失败时，电路从逆变器状态进入整流状态，输出电压为正值，转换器的输出平均电压和直流电动势正向串联， 外接直流电源经由晶闸管电路短路倒相器失败(倒相器霸权)1.倒相器失败的原因(1)触发电路不能适时、正确地对各晶闸管分配脉冲，例如脉冲丢失、脉冲延迟等晶闸管不能正常地改变相位(2)晶闸管其断开时间持续，或者其通电时间不通的(3)交流电源缺相或突然消失的5.2.3逆变器失败和最小逆变器角：， 逆变器角度再次减小，5.2.3逆变器失败和最小逆变器角度的限制，5.2.3逆变器失败和最小逆变器角度，2 .最小逆变器角度min的决定，是因为在逆变器时允许采用的最小逆变器角度为min=:晶闸管的截止时间tq换算的电tq大的达到200300us，换算成电角约为45的:交相叠加角随直流平均电流和交相电抗的增加而增大。 可从整流电路导出的公式为：5.2.3逆变器失败和最小逆变器角，5.2.3逆变器失败和最小逆变器角，考虑：安全馀量，一般10o，的最小值一般为30o-35o，设计逆变器电路时，触发电路的为最小逆变器角以上， 5.2.3逆变器失败和最小逆变角、5.5PWM整流电路，先称晶闸管为基础的整流电路为相位控制整流电路，必须采用相移控制技术。 PWM整流电路明显是以PWM为控制基础的整流电路，通过将逆变技术的PWM应用于整流电路而构成PWM整流电路，5.5.1传统的整流电路存在问题，因为交流电大多来自公共电网，所以整流电路是公共电网和电力电子装置的接口电路，其性能对电网的运行和电力质量有影响在现有的整流电路中，交流输入电压是正弦波，但输入电流不是正弦波。 现在应用于微机和家电的小容量开关电源一般是不控制整流和电容滤波器的方式，如下图所示，只有整流桥的输出电压高于电容器电压时才有输入电流，交流输入电流不是正弦波。直流输出电压只与交流输入电压有关，但无法控制。 得到输出可控制的直流电压的方案之一：相控整流单相控制整流电路的输出电压波形脉动大，平滑的直流电压输出电压低时电源功率因数低，交流电源输入电流中还含有很多高次谐波电流(电网电压失真、损害通信线路等)， 5.5.1传统整流电路有问题的功率因数定义为有效功率p与视在功率s之比：正弦电路功率因数由电压与电流的相位差决定：在非正弦电路的情况下，有效功率、视在功率、功率因数的定义与正弦电路相同，功率因数仍由公式定义。 将正弦波电压有效值设为u，失真电流有效值设为I，基波电流有效值及与电压的相位差分别设为I1和1。 此时有效功率在：5.5.1以往的整流电路中存在问题，功率因数为：基波系数=I1/I，即基波电流有效值与总电流有效值的比位移系数(基波功率因数) cos1整流器输入端功率因数与基波电流的相位位移角有关，与高次谐波电流的大小无关， 这是因为，现有整流电路中存在的问题，在实用上，其功率电平不同，所以通常为2种PWM整流电路：1 )电压型单相单相PWM整流电路，2 )桥式PWM整流电路，5.5.2电压型单相PWM整流电路， 用于控制策略的有效功率校正(APFC )根据输入电感电流是否为连续的而分成电流连续模式(CCM )和电流断续模式(DCM )。Boost-APFC、5.5.2电压型单相单相PWM整流电路、5.5.2电压型单相PWM整流电路在v导通时：v截止时：感应电流连续：，5.5.2电压型单相PWM整流电路只要d按照正弦定律变化，就能够在稳定负载电压的同时确保整流桥输出二半波电压，进而能够抑制电网电流的失真，APFC的理论依据能够通过采用SPWM控制技术来实现：5.5.2电压型单相单管PWM整流电路对载波进行调制调制信号的大小必须根据输出电压的需要来决定：5.5.2电压型单相单相PWM整流电路，调制信号的小决定：1 )式进行开环计算，2 )闭环控制：， 5.5.2电压型单相PWM整流电路，基于分压电阻的电压采样，通过基于低电阻电阻的电流采样分压电阻进行电压采样，与电压同步，采用APFC技术的整流电路通常适用于小功率的情况，其电流不可逆，属于单象限整流器。 另外，在大功率的情况下和需要四象限运转的情况下，一般采用桥式PWM整流电路。 PWM整流电路也可分为电压型和电流型2种，目前电压型多的单相半桥、单相全桥、交流电源、直流负载、外接电感和电源内感、外接电感电阻和电源内阻、5.5.3电压型桥式PWM整流电路， 如果通过单相全桥PWM整流电路动作原理、比较正弦波信号波和三角波的方法对图中的V1V4进行SPWM控制，则在桥的交流输入端AB产生SPWM波uab中的基波成分的频率和正弦波调制信号波的uab中频率高的高次谐波与三角波载波有关， 5.5.3电压型桥式PWM整流电路、单相全桥式PWM整流电路动作原理；1 )交流电源电压一定时，通过控制uAB能够实现交流电流控制5.5.3电压型电桥PWM整流电路、单位功率因数整流、单位功率因数逆变器、电容性无效(静止无效发生器SVG )、Is超前角为5.5.3电压型电桥PWM整流电路、Is超前角为、PWM整流电路、 5.5.3电压型桥式PWM整流电路单相全桥式PWM整流电路的动作原理的进一步说明(动作模式)，5.5.3电压型桥式PWM整流电路由升压斩波电路动作，因此如果控制不当，直流侧电容电压可能比交流电压的峰值高几倍， 对设备造成威胁，另一方面，如果直流侧电压过低(例如低于us的峰值)，则在uAB中得不到足以控制电流的基波电压的振幅，或者如果uAB中包含大的低次谐波，则无法根据需要控制is，is波形看起来变形其输出直流电压可以从交流电源的电压峰值附近调整为高电平，调整为低电平时性能恶化，无法动作，5.5.3电压型桥式PWM整流电路， 5.5.3电压型桥式PWM整流电路、2.3相P