整流电路的有源逆变工作状态

目录5.整流电路的有源逆变工作状态

本章小结整流电路的有源逆变工作状态

5.1

逆变的概念

5.2

三相桥整流电路的有源逆变工作状态

5.3

逆变失败与最小逆变角的限制5逆变的概念1.什么是逆变？为什么要逆变？逆变（invertion）——把直流电转变成交流电，整流的逆过程。实例：电力机车下坡行驶，机车的位能转变为电能，反送到交流电网中去逆变电路——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无源逆变电路——变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，将在第5章介绍对于可控整流电路，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。5.12.直流发电机—电动机系统电能的流转图5-1直流发电机—电动机之间电能的流转a）两电动势同极性EG

>EM

b）两电动势同极性EM>EG

c）两电动势反极性，形成短路

图2-44aM电动运转，EG>EM，电流Id从G流向M，M吸收电功率。

图2-44b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。逆变的概念5.1

图2-44c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。ååc)b)a)MGMGMGEGEMIdR∑EGEMIdR∑EGEMIdR∑逆变产生的条件单相全波电路代替上述发电机图5-2

单相全波电路的整流和逆变

图2-45aM电动运行，全波电路工作在整流状态，

在0~/2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输入电功率电动机输出电功率交流电网输入电功率

图2-45bM回馈制动，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。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。

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~间逆变的概念5.1从上述分析中，可以归纳出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

>/2，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。逆变的概念5.1

三相桥整流电路的有源逆变工作状态逆变和整流的区别：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p-

=b表示，b称为逆变角。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。5.2三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图2-46所示。图5-3三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形

三相桥整流电路的有源逆变工作状态5.2有源逆变状态时各电量的计算：

Ud=-2.34U2cosb=

-1.35U2Lcosb

（5-105）输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即Id=每个晶闸管导通2p/3，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

（5-106）从交流电源送到直流侧负载的有功功率为

Pd=RId2+EMId

（5-107）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。在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为

I2=IVT

=Id=0.816Id

（5-108）-EURId3

三相桥整流电路的有源逆变工作状态5.2åå逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败（逆变颠覆）

逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。

（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。（3）交流电源缺相或突然消失。（4）换相的裕量角不足，引起换相失败。1.逆变失败的原因5.3换相重叠角的影响：图5-4交流侧电抗对逆变换相过程的影响当b>g时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。

如果b<g时（从图2-47右下角的波形中可清楚地看到），该通的晶闸管（VT2）会关断，而应关断的晶闸管（VT1)不能关断，最终导致逆变失败。

逆变失败与最小逆变角的限制5.32.确定最小逆变角bmin的依据逆变时允许采用的最小逆变角b应等于bmin=d+g+q′

（5-109）d——晶闸管的关断时间tq折合的电角度g——

换相重叠角q′——安全裕量角tq大的可达200~300ms，折算到电角度约4

~5

。随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。主要针对脉冲不对称程度（一般可达5

）。值约取为10

。逆变失败与最小逆变角的限制5.3g——

换相重叠角的确定：查阅有关手册举例如下：参照整流时g的计算方法

CosCos（）=（5-110）

根据逆变工作时，并设，上式

可改写成cosg

=1

（5-111）

这样，bmin一般取30

~35

。整流电压整流电流变压器容量短路电压比Uk%g220V800A240kV。A5%15

~20

逆变失败与最小逆变角的限制5.3晶闸管直流电动机系统

6.1

工作于整流状态时61。可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、逆变失败及最小逆变角的限制等。2。晶闸