电力电子技术(西电第二版)第3章有源逆变电路ppt课件

1、第3章 有源逆变电路第3章 有源逆变电路3.1 逆变的概念3.2 三相半波逆变电路3.3 三相桥式逆变电路3.4 逆变电路的运用第3章 有源逆变电路3.1逆 变 的 概 念3.1.1整流与逆变的关系前面两章讨论的是把交流电能经过晶闸管变换为直流电能并供应负载，即可控整流电路。但在实践消费中，往往出现需求将直流电能变换为交流电能的相反过程。第3章 有源逆变电路例如，运用晶闸管的电力机车，当机车下坡运转时，机车上的直流电机将由于机械能的作用作为直流发电机运转，此时就需求将直流电能变换为交流电能回送电网，以实现电机制动；运转中的直流电机，要实现快速制动，较理想的方法是将该直流电机作为直流发电机运转，

2、并利用晶闸管将直流电能变换为交流电能回送电网，从而实现直流电机的发电机制动。第3章 有源逆变电路3.1.2能量的变换关系分析有源逆变电路任务时，正确把握电源间能量的流转关系至关重要。整流和有源逆变的根本区别就表如今能量传送方向上的不同，下面针对图3-1所示电路加以分析。第3章 有源逆变电路图3-1两个电源间能量的传送第3章 有源逆变电路图3-1(a)所示为直流电源E1和E2同极性相连。当E1E2时，回路中的电流为 (3-1)式中，R为回路的总电阻。此时电源E1输出电能E1I，其中一部分为R所耗费的I2R，其他部分那么为电源E2所吸收E2I。留意，在上述情况中，输出电能的电源其电势方向与电流方向

3、一致，而吸收电能的电源那么两者方向相反。第3章 有源逆变电路在图3-1(b)中，两个电源的极性均与图3-1(a)中相反，但还是属于两个电源间同极性相连的方式。假设电源E2E1，那么电流方向如图3-2(b)中所示，回路中的电流I为 (3-2)此时，变为电源E2输出电能，电源E1却吸收电能。第3章 有源逆变电路图3-2直流卷扬系统(a) 提升重物；(b) 下放重物第3章 有源逆变电路在图3-1(c)中，两个电源反极性相连，那么电路中的电流I为 (3-3)此时电源E1和E2均同时输出电能，输出的电能全部耗费在电阻R上，假设电阻R的值很小，那么电路中的电流必然很大。假设R=0，那么构成两个电源短路的情

4、况。第3章 有源逆变电路综上所述，可得出以下结论：(1) 两电源同极性相连，电流总是从高电势电源流向低电势电源，其电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。假设回路电阻很小，那么很小的电势差也足以构成较大的电流，两电源之间发生较大能量的交换。(2) 假设电流从电源的正极流出，那么该电源输出电能；而电流从电源的正极流入，那么该电源为吸收电能。电源输出或吸收功率的大小那么由电势与电流的乘积来决议，假设电势或者电流方向改动，那么电能的传送方向也随之改动。(3) 两个电源反极性相连，假设电路的总电阻很小，将构成电源间的短路，该当防止这种情况的发生。第3章 有源逆变电路3.1.3有源逆变电路的任务

5、过程1 提升重物时，变流器任务于整流形状由第一章的学习知，对于单相全控整流桥，假设控制角在0/2之间的某个对应角度触发晶闸管，那么上述变流电路输出的直流平均电压为Ud=Ud0 cos，由于此时均小于/2，故Ud为正值。在该电压作用下，直流电机转动，卷扬机将重物提升起来，直流电机转动产生的反电势为ED，且ED略小于输出直流平均电压Ud，此时电枢回路的电流为 (3-4)第3章 有源逆变电路2 中间形状当卷扬机将重物提升到要求高度时，自然就需在某个位置停住，这时只需将控制角调到等于/2的位置，在变流器输出电压波形中，其正、负面积相等，电压平均值Ud为零，电动机停转(实践上采用电磁抱闸断电制动)，反电

6、势ED也同时为零。此时，虽然Ud为零，但仍有微小的直流电流存在，有关波形如图3-3(b)所示。 第3章 有源逆变电路3 下放重物时，变流器任务于逆变形状在上述卷扬系统中，当重物下放时，由于重力对重物的作用，必将牵动电机使之与重物上升的相反方向转动，电机产生的反电势ED的极性也将随之反相，假设变流器仍任务在/2的整流形状，从上面曾分析过的电源能量流转关系不难看出，此时将发生电源间类似短路的情况。 第3章 有源逆变电路为此，只能让变流器任务在/2的形状，这是由于当/2时，其输出直流平均电压Ud为负，出现类似如图3-1(b)中所示两电源极性同时反向的情况，此时假设能满足EDUd，那么回路中的电流为第

7、3章 有源逆变电路图3-3直流卷扬机系统的电压电流波形第3章 有源逆变电路由上面所分析的单相全控桥式有源逆变任务的情况，不难得出下述实现有源逆变的根本条件：(1) 外部条件。务必要有一个极性与晶闸管导通方向一致的直流电势源，这种直流电势源可以是直流电机的电枢电势，也可以是蓄电池电势。它是使电流从变流器的直流测回馈交流电网的源泉，其数值应稍大于变流器直流侧输出的直流平均电压。(2) 内部条件。要求变流器中晶闸管的控制角/2，这样才干使变流器直流侧输出一个负的平均电压，以实现直流电源的能量向交流电网的流转。第3章 有源逆变电路3.2三相半波逆变电路3.2.1电路的整流任务形状在图3-4(a)所示电

8、路中，当=60时，依次触发晶闸管，其输出电压波形如图中实线所示。因负载回路中接有足够大的平波电感，故电流延续。对于=60的情况，输出电压瞬时值均为正，其平均电压也自然为正值。对于在0/2范围的其他移相角，即使输出电压的瞬时值ud有正也有负，但正电压的面积总是大于负电压的面积，输出电压的平均值Ud也总是为正，其极性如图中所示，为上正下负，而且Ud略大于ED。 第3章 有源逆变电路图3-4三相半波共阴极逆变主电路及有关波形(a) 整流任务形状；(b) 逆变任务形状第3章 有源逆变电路3.2.2电路的逆变任务形状假设此时电动机端电势已反向，即下正上负，设逆变电路移相角=150，依次触发相应的晶闸管，

9、如图3-4(b)中所示，在t1时辰触发a相晶闸管V1，虽然此时ua=0，但晶闸管V1因接受ED的作用，仍可满足导电条件而任务，并相应输出ua相电压，V1被触发导通后，虽然ua已为负值，因ED的存在，且|ED|ua|，V1依然接受正向电压而导通，即使不满足|ED|ua|，由于平波电感的存在，释放电能，L的感应电势也仍可使V1接受正向电压而继续导通。第3章 有源逆变电路因电感L足够大，主回路电流延续，V1导电120后由于V2的被触发而截止；V2被触发导通后，由于此时ubua，故V1接受反压关断，完成V1与V2之间的换流，这时电路输出电压为ub，如此循环往复。第3章 有源逆变电路为分析和计算方便，通

10、常把逆变任务时的控制角改用表示，令=，称为逆变角。规定=时作为计算的起点，和的计量方向相反，的计量方向是由右向左。变流器整流任务时，/2，相应的/2；而在逆变任务时，/2而/2。在逆变时，输出电压平均值的计算公式可改写成：第3章 有源逆变电路3.3三相桥式逆变电路3.3.1逆变任务原理及波形分析三相桥式逆变电路如图3-5(a)所示。假设变流器输出电压Ud与直流电机电势ED的极性如图中所示(均为上负下正)，当电势ED略大于平均电压Ud时，那么回路中产生的电流为第3章 有源逆变电路图3-5三相桥式有源逆变电路及有关波形(a) 电路；(b) 输入电压；(c) 输出电压第3章 有源逆变电路3.3.2电

11、路中根本电量的计算由于三相桥式逆变电路相当于两组三相半波逆变电路的串联，故该电路输出平均电压应为三相半波逆变电路输出平均电压的两倍。即 (3-5)式中，U2为交流侧变压器副边相电压有效值。第3章 有源逆变电路输出电流平均值为 (3-6) (3-7)式中，RB为变压器绕组的等效电阻；RD为变流器直流侧总电阻。第3章 有源逆变电路输出电流的有效值为 (3-8)式中，IN为第N次谐波电流有效值，N的取值由波形的谐波分析展开式确定。第3章 有源逆变电路晶闸管流过电流的平均值为 (3-9)晶闸管流过电流的有效值为 (3-10)其他参数的计算均可按照整流电路的计算方法进展。第3章 有源逆变电路3.4逆变电路的运用有源逆变最典型的