电力电子技术基础8-有源逆变1

FundamentalsofPowerElectronicsTechnology电力电子技术基础第三部分电力电子变换电路6第三章有源逆变电路——有关逆变电力电子技术基础逆变（invertion）——把直流电转变成交流电，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。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路无源逆变——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，将在第7章介绍3.1有源逆变的工作原理电力电子技术基础

图aM电动运转，EG>EM，电流Id从G流向M，M吸收电功率图b发电回馈制动状态，M作发电运转，此时，EM>EG，电流反向，从M流向G，故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，在工作中必须严防这类事故发生电力电子技术基础单相全波电路代替上述发电机（即产生可调直流电源）

M电动运行，变流器工作在整流状态，提升重物

在0~间，Ud为正值，并且Ud>EM，才能输出Id；交流电网输出电功率，电动机则输入电功率，并将电功率转化为轴上的机械功率以提升重物——单相全波可控电路的整流和逆变状态电力电子技术基础M发电回馈制动，变流器工作在逆变状态，下放重物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，

Id

从EM

正端流出，

EM

提供能量。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,实现逆变。电能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，逆变时在/2~间——逆变产生的条件电力电子技术基础

产生逆变的条件有二：（1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压（2）晶闸管的控制角

>

，使Ud为负值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，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。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。单相半控桥带阻感负载的情况——阻感负载(带续流二极管)3.2常用的有源逆变电路图

三相半波有源逆变电路及其波形

右图为三相半波整流器带电动机负载时的电路,并假设负载电流连续。

当α在范围内变化时，变流器输出电压的瞬时值在整个周期内虽然有正有负或者全部为负，但负的面积总是大于正的面积，故输出电压的平均值Ud为负值。电机E的极性具备有源逆变的条件。当α在范围内变化且

|EM

|>|Ud

|时，可以实现有源逆变。1、工作原理

——三相半波有源逆变电路考虑交流电源的电感效应时的波形udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca图三相半波整流电路的逆变工作状态

2、参数计算

变流器逆变时，直流测电压计算公式与整流时一样。当电流连续时，有：式中U2为相电压的有效值。

由于逆变时α>90°，故cos计算不大方便，于是引入逆变角β，令α=π-β，则上式改写成：

逆变角为β的触发脉冲位置从α=π的时刻左移β角来确定。——三相桥式有源逆变电路电力电子技术基础逆变和整流的区别：控制角不同

0<<

p

/2时，电路工作在整流状态p

/2<

<

p时，电路工作在逆变状态

可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题把a>p/2时的控制角用表示，b称为逆变角而逆变角b和控制角a的计量方向相反，其大小自b=0的起始点向左方计量——逆变角以及参数计算电力电子技术基础三相桥式有源逆变电路工作波形

三相全控桥整流电路有源逆变工作状态波形分析：控制角a是以自然换相点作为计量起始点，由此向右方计量，而逆变角b和控制角a的计量方向相反，其大小自b=0的起始点向左方计量与三相全控桥整流的情况一样，每组三相电路的三只管依次轮换导通1200，并且每触通一只SCR则将迫使前已导通的一只关断。每周期同样分为6段波形分析。三相全控桥整流电路在大L-R-E反电动势负载电流连续的情况下，当p

/2<

<

p时，Ud为负值，可以实现有源逆变，吸收来自负载侧反电动势EM供出的能量，并逆变到交流电网。为实现有源逆变，Ud和反电动势EM都必须满足逆变条件所要求的极性和大小关系。逆变角：b

=p-

，>

p

/2，

+b=p——各电量的计算电力电子技术基础有源逆变状态时各电量的计算：

Ud=-2.34U2cosb

输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即

——各电量的计算电力电子技术基础每个晶闸管导通120度，故流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流id的脉动）

IVT==0.577Id

从交流电源送到直流侧负载的有功功率为

Pd=RId2+EMId当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。

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