直流-交流变换电路课件

第4章直流交流变换电路◆本章要点◆有源逆变电路、有源逆变的条件、逆变失败与最小逆变角的限制;◆无源逆变电路、变频器概述◆交-直交变频器、电压型和电流型变频器、变频器180度和120度导电规则的原理与分析sPWM变频(电压正弦PWM、电流正弦PWM、磁通正弦PWM)的原理与分析。41逆变的概念逆变电路是把直流电逆变成交流电的电路。按照负载性质的不同,逆变分为有源逆变和无源逆变。当可控整流电路工作在逆变状态时,如果把该电路的交流侧接到交流电源上,把直流电逆变成与交流电源同频率的交流电返送到电网上去,则称作有源逆变。如果可控整流电路的交流侧不与电网联接,而直接接到无源负载,则称为无源逆变或变频42有源逆变电路421单相双半波有源逆变电路◆1、电路结构VT电能2、工作原理◆1)整流状态(0≤a<90°)当a等于零时,输出电压瞬时值ud在整个周期内全部为正;当90°>>0时,d在整个周期内有正有负,但正面积总是大于负面积,故平均值Ua为正值,其极性是上正下负,如上图a。通常Ua略大于E,此时电流la从Ua的正端流出,从E的正端流进。电机M吸收电能,作电动运行,电路把从交流电网吸收的电能转变成直流电能输送给电动机,电路工作在整流状态,电机M工作在电动状态◆2)逆变状态(90°<≤180°)◆逆变是将电机吸收的直流电能转变成交流反馈回电网◆由于晶闸管的单向导电性,负载电流l不能改变方向,只有将E反向,即电机作发电运行才能回馈电能;为避免U与E顺接,此时将U的极性也反过来,如上图b示。要使Ud反向,Q应该大于90当a在90°<α≤180°间变动时,输出电压瞬时值ua在整个周期内有正有负,但负面积大于正面积,故平均值Ua为负值,见上图b所示。此时E略大于U,电流l的流向是从E的正端流出,从的正端流入,逆变电路吸收从电机反送来的直流电能,并将其转变成交流电能反馈回电网,这就是该电路的有源逆变状态◆要使整流电路工作在逆变状态,必须满足两个条件:◆1)变流器的输出U能够改变极性(内部条件)。由于晶闸管的单向导电性,电流l不能改变方向,为实现有源逆变,必须改变U的极性。即让变流器的控制角a>90°即可。◆2)须有外接的提供直流电能的电源E。E也要能改变极性,且有E>Ud(外部条件)3、逆变角尸◆逆变状态时的控制角称为逆变角β,规定以a=m处作为计量β角的起点,大小由计量起点向左计算。满足如下关系B422逆变失败与最小逆变角的限制1、逆变失败◆可控整流电路运行在逆变状态时,一旦发生换相失败,电路又重新工作在整流状态,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路,使变流器的输出平均电压Ua和直流电动势E变成顺向串联,由于变流电路的内阻很小,将出现很大的短路电流流过晶闸管和负载,这种情况称为逆变失败,或称为逆变颠覆。◆造成逆变失败的原因(1)触发电路工作不可靠。不能适时、准确地给各晶闸管分配触发脉冲,如脉冲丢失、脉冲延时等。(2)晶闸管发生故障。器件失去阻断能力,或器件不能导通。(3)交流电源异常。在逆变工作时,电源发生缺相或突然消失而造成逆变失败。(4)换相裕量角不足,引起换相失败。应考虑变压器漏抗引起的换相重叠角、晶闸管关断时间等因素的影响。VT2LDVT①EB<yVT◆交流侧电抗对逆变换相过程的影响2、最小逆变角B确定的方法最小逆变角的大小要考虑以下因素:(1)换相重叠角γ。此值与电路形式、工作电流大小、触发角大小有关。即cosa-cos(a