电力电子技术33jcx.ppt

1逆变的概念与原理,1什么是逆变,逆变把直流电转变成交流电，是整流的逆过程。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联接的逆变电路。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。无源逆变电路整流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载上，将直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载。对于可控整流电路，只要满足一定条件就可工作于有源逆变状态，此时电路形式未变，只是电路工作条件转变。这种既工作在整流状态又工作在逆变状态的整流电路，称为变流电路。,3.3整流电路的有源逆变,（2）直流发电机电动机系统能量的转换,所以两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向低的，因回路电阻小，即使是很小的电动势也能产生大的电流，,图aM电动运转，EGEM，电流Id从G流向M，Id的值为由于Id和EG同方向，与EM反方向，故G输出电功率，M吸收电功率。电能由G流向M，转变为M轴上输出的机械能。RΣ为回路总电阻，总为热耗。,图b为回馈制动状态，M作发电运转，此时，EMEG，电流反向，从M流向G。其值为故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。,使两个电动势之间交换很大的功率。,（3）逆变产生的条件以单相全波电路代替上述发电机，给电动机供电。,设M作电动机运行，全波电路应工作在整流状态，在0π/2间，直流侧输出Ud为正值，并且UdEM，这样才能输出Id。其值为,条件下，交流电网输出电功率，电动机则输入电功率。,因RΣ很小，所以电路经常工作在,电路中串入L是为了使电流连续且平衡,当M作发电回馈制动运行时，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|，这样才能把电能从直流侧送到交流侧,实现逆变。这时电流为,电路内电能的流向与整流时相反，电动机输出功率，电网吸收电功率。,电动机轴上输入的机械功率越大，则逆变的功率也越大。为了防止过电流，也应满足，EM的大小取决于电动机转速的高低，而Ud可通过改变α来进行调节。,由于逆变时Ud为负值，故在逆变时α的范围为π/2～π间,以单相全控电路代替上述全波电路，给电动机供电时,电路工作在整流状态,,在的任一时刻触发晶闸管导通，其整流输出电压平均值都大于零，在UdE的条件下，电枢回路电流IdUd-E/R0，整流电路输出电能供给电动机，电动机作电动运行。电能流向是由交流电网流向直流电动机。,电路工作在逆变状态,假设电动机做发电机运行（回馈制动），在直流发电机-电动机系统中，电流流向不受限制，电能反向传送容易实现。,但在此电路中，由于晶闸管的单向导电性，电路中的电流流向不能改变。要改变电能传送方向，只能改变电动机输出电压极性，所以图中E为上负下正。,为实现电动机回馈制动运行，要求整流电路吸收能量回馈到电网，所以整流电路直流侧输出电压平均值Ud也必须反极性，即为负值，（导通角为大于90度），且EUd，此时电流方向不变，IdE-Ud/R,但电路中电能流向与整流时相反，电动机输出功率，为发电工作状态，电网侧吸收电功率，实现了有源逆变。,从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件,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。,,①要有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值应大于变流器直流侧平均电压。②晶闸管的控制角π/2，使Ud为负值。两者必须同时具备才能实现有源逆变。,注意,2三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 g,4、确定最小逆变角bmin的依据通过上述分析可知为了防止逆变失败，逆变角b不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。逆变时允许采用的最小逆变角b应等于bmindgq′,d晶闸管的关断时间tq折合的电角度，称为恢复阻断角,g换相重叠角,q′换相安全裕量角,tq大的可达200300ms，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），其值约取为10。,g换相重叠角的确定a.查阅有关手册举例如下以某整流装置为例,b.参照整流时g的计算方法,,式中，m为脉波数，在三相半波电路中，m3，对于三相桥式全控电路，m6。U2为变压器二次侧相电压有效值。对于三相桥式全控电路，U2为变压器二次侧线电压有效值。,这样，最小逆变角bmin一般取3035。设计逆变电路时，必须保证,由此可知换相重叠角g与Id和XB有关，所以一旦电路参数确定，g就有定值。,而逆变时要求,故存在下列关系,