第十二讲：整流电路的逆变工作状态

1、1第十二讲：整流电路的有源逆变工作状态第十二讲：整流电路的有源逆变工作状态 1 1、2 2、 整流电路有源逆变的条件分析整流电路有源逆变的条件分析3 3、三相全桥整流电路有源逆变工作原理分析、三相全桥整流电路有源逆变工作原理分析4 4、逆变失败与最小逆变角分析、逆变失败与最小逆变角分析 21、逆变的概念、逆变的概念逆变：逆变：把直流电转变成交流电，整流的逆过程把直流电转变成交流电，整流的逆过程n举例：举例：逆变电路：逆变电路：把直流电逆变成交流电的电路把直流电逆变成交流电的电路有源逆变电路：有源逆变电路：交流侧和电网或电源连结交流侧和电网或电源连结n应用：应用：直流可逆调速系统、高压直流输电等

2、直流可逆调速系统、高压直流输电等31、逆变的概念、逆变的概念无源逆变电路：无源逆变电路：交流侧和电网或电源不连结，而是直接接到负载上交流侧和电网或电源不连结，而是直接接到负载上n说明：说明：1、本讲只讲有源逆变电路，而无源逆变电路第五章再讲；、本讲只讲有源逆变电路，而无源逆变电路第五章再讲；2、本讲只讲整流电路作为有源逆变电路使用时的逆变工作情况、本讲只讲整流电路作为有源逆变电路使用时的逆变工作情况4引例（直流发电机引例（直流发电机电动机系统电能的传递分析）电动机系统电能的传递分析）图图 a：，：，EGEM，电流，电流Id从从G流向流向M：M吸收电能；吸收电能； G输出电能输出电能2、整流电路

3、有源逆变的条件分析、整流电路有源逆变的条件分析5图图 b EMEG，电流反向，从，电流反向，从M流向流向G：G吸收电能；吸收电能； M输出电能输出电能2、整流电路有源逆变的条件分析、整流电路有源逆变的条件分析引例（直流发电机引例（直流发电机电动机系统电能的传递分析）电动机系统电能的传递分析）6图图 c ， 两电动势顺向串联，向电阻两电动势顺向串联，向电阻R 供电：供电：G输出电能；输出电能； M输出电能输出电能2、整流电路有源逆变的条件分析、整流电路有源逆变的条件分析引例（直流发电机引例（直流发电机电动机系统电能的传递分析）电动机系统电能的传递分析）7n单相双半波可控整流电单相双半波可控整流电

4、路代替上述发电机路代替上述发电机nM做电动机运行：做电动机运行： 全波电路工作在整流状全波电路工作在整流状态，态， 在在0p p /2间，间，Ud为正值，并且为正值，并且Ud EM，才能输出才能输出Id，交流电网输交流电网输出电功率，电动机则输出电功率，电动机则输入电功率入电功率a)图2-45R+-电能M102u10u20udidLVT1VT2u10udu20u10OOttIdidUdEMEMiVT1iVT2id=iVT +iVT12iVT1iVT2iVT1Otugug1ug22、整流电路有源逆变的条件分析、整流电路有源逆变的条件分析逆变产生的条件逆变产生的条件8n M作发电机运行：作发电机运

5、行： 结论：结论：由于晶闸管的单向由于晶闸管的单向导电性，导电性，Id方向不变方向不变，欲使，欲使M作发电机运行，只能作发电机运行，只能改变改变EM极性极性。2、整流电路有源逆变的条件分析、整流电路有源逆变的条件分析9n M作发电机运行：作发电机运行：结论：结论：欲使欲使M作发电机运行，作发电机运行，除改变除改变EM极性外，还要使极性外，还要使整流电路能从整流电路能从直流侧吸收电直流侧吸收电能并从交流侧送出，即控制能并从交流侧送出，即控制角角在在 p p /2 p p 之间之间且且|EM | |Ud |； 整流电路有源逆变的条件分析整流电路有源逆变的条件分析说明：说明：（1）为什么发电机发的电

6、能反）为什么发电机发的电能反馈到公共电网中了；馈到公共电网中了；（2）反馈到公共电网电能为什）反馈到公共电网电能为什么是交流电；么是交流电；（3）为什么此时整流电路工作）为什么此时整流电路工作在逆变状态，称其为逆变电路在逆变状态，称其为逆变电路10整流电路有源逆变的条件分析整流电路有源逆变的条件分析n 产生逆变的条件：产生逆变的条件： （1）有直流电动势，其极性和晶）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压器直流侧平均电压 （2）晶闸管的控制角）晶闸管的控制角 p p /2，使使Ud为负值为负值(3)只能采用全控整流电路只能采用全控整

7、流电路 半控桥或有续流二极管的电路，半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压因其整流电压ud不能出现负值，不能出现负值，112、整流电路有源逆变的条件分析、整流电路有源逆变的条件分析不同点不同点(控制角控制角 不同不同) 0 p p /2时，电路工作时，电路工作在整流状态在整流状态p p /2 p p时，电路工作时，电路工作在逆变状态在逆变状态相同点：相同点： 可沿用整流的办法来处理逆可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等变时有关波形与参数计算等各项问题各项问题逆变角逆变角b b： p-=bp-=b逆变与整流的比较：图2-45电能MR+-102udidLVT1VT2u10udu20u

8、10OOttIdidUdEMEMiVT1iVT2iVT1iVT2iVT2id=iVT +iVT12b)Otugug1ug2b12一、工作原理分析一、工作原理分析 3、三相全桥整流电路有源逆变工作原理分析三相全桥整流电路有源逆变工作原理分析uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udtOtOb =p4b =p3b =p6b =p4b =p3b =p6t1t3t213（1）有源逆变状态时直流侧平均电压：）有源逆变状态时直流侧平均电压：Ud= -2.34U2cos b

9、 b（2）有源逆变状态时直流侧电流的平均值：）有源逆变状态时直流侧电流的平均值：-=REUIMdd3、三相全桥整流电路有源逆变工作原理分析三相全桥整流电路有源逆变工作原理分析注意：注意：逆变工作时，逆变工作时，Ud、EM均为负值，即与整流时方向相反均为负值，即与整流时方向相反二、二、数量计算数量计算14（3）从交流电源送到直流侧负载的有功功率为）从交流电源送到直流侧负载的有功功率为注意注意:当逆变工作时，由于当逆变工作时，由于EM为负值，故为负值，故Pd一般为负值，表示功率一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。由直流电源输送到交流电源。（4）每个晶闸管导通）每个晶闸管导通2p p/3，

10、故电流有效值为，故电流有效值为（5）变压器二次侧线电流的有效值为）变压器二次侧线电流的有效值为ddVTIII577.03=220.8163ddIII= = =dMddIEIRP=23、三相全桥整流电路有源逆变工作原理分析三相全桥整流电路有源逆变工作原理分析154、逆变失败与最小逆变角分析逆变失败与最小逆变角分析一、一、逆变失败的定义逆变失败的定义逆变失败又称逆变失败又称逆变颠覆逆变颠覆： 整流电路逆变时，由于某种整流电路逆变时，由于某种原因引发电路原因引发电路换相失败换相失败，进而，进而致使外接直流电源通过晶闸管致使外接直流电源通过晶闸管短路，或致使电路的输出平均短路，或致使电路的输出平均电压和直流电源变成顺向串联，电压和直流电源变成顺向串联，也形成很大短路电流的现象。也形成很大短路电流的现象。图2-45电能MR+-102udidLVT1VT2u10udu20u10OOttIdidUdg g 时，换相成时，换相成功，不会引发逆变失败；功，不会引发逆变失败；（2）当）当b b g g 时，换相失败，时，换相失败，最终导致逆变失败。最终导致逆变失败。4、逆变失败与最小逆变角分析逆变失败与最小逆变角分析三、三、逆变角过小引发的逆变失败分析逆变角过小引发的逆变失败分析18b bmin=d d +g g+q q d d : :晶闸管的关断时间晶闸管的关断时间tq折合的电