第四章有源逆变精选文档.ppt

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1、第四章有源逆变第四章有源逆变1本讲稿第一页，共三十九页本本 章章 内内 容容4.1有源逆变电路的工作原理有源逆变电路的工作原理4.2三相有源逆变电路三相有源逆变电路4.3有源逆变的应用有源逆变的应用4.4整流电路的功率因数及其改善的方法整流电路的功率因数及其改善的方法2本讲稿第二页，共三十九页要要 求求 及及 重重 点点理解和掌握单相、三相有源逆变电路的工作原理解和掌握单相、三相有源逆变电路的工作原理，有源逆变的应用和整流电路的功率因数及理，有源逆变的应用和整流电路的功率因数及其改善的方法其改善的方法。重点：重点：波形分析法，波形分析法，有源逆变的条件有源逆变的条件和有源逆和有源逆变失败的原因

2、变失败的原因。3本讲稿第三页，共三十九页4.1 有源逆变电路工作原理有源逆变电路工作原理 一、逆变电路的分类一、逆变电路的分类根据逆变输出交流电能去向分类：根据逆变输出交流电能去向分类：有源逆变有源逆变以电网为负载以电网为负载变流装置变流装置（变流器）（变流器）无源逆变无源逆变以用电器为负载以用电器为负载变频器变频器4本讲稿第四页，共三十九页二、电源间能量的流转关系二、电源间能量的流转关系(a)E1 E2 时时 (b)E2 E1 时时 (c)电源反电源反 极性相连极性相连5本讲稿第五页，共三十九页电源间能量的流转关系电源间能量的流转关系（续）（续）电流从电源的正极流出者，该电源为输出电流从电源

3、的正极流出者，该电源为输出功率；功率；电流从电源的负极流出者，该电源为输入电流从电源的负极流出者，该电源为输入功率。功率。两个电源反极性相连时，如果电路总电阻两个电源反极性相连时，如果电路总电阻很小，会形成电源间短路故障。很小，会形成电源间短路故障。6本讲稿第六页，共三十九页三、单相桥式有源逆变电路三、单相桥式有源逆变电路变流器工作于变流器工作于整流状态（整流状态（0 2）Ud 0,E 0 Ud E7本讲稿第七页，共三十九页单相桥式有源逆变电路单相桥式有源逆变电路（续）（续）变流器工作于变流器工作于逆变状态（逆变状态（2 ）Ud 0,E 0 Ud E 8本讲稿第八页，共三十九页单相桥式有源逆变

4、电路单相桥式有源逆变电路（续）（续）输出电压平均值：输出电压平均值：考虑换相重叠角后的考虑换相重叠角后的Ud:9本讲稿第九页，共三十九页四、实现有源逆变的条件四、实现有源逆变的条件有一个直流电源，极性为有一个直流电源，极性为上上“”下下“+”；变流器的变流器的 2，即，即 Ud 0 Ud E E 约等于约等于 Ud半控电路或具有续流二极管的电路，半控电路或具有续流二极管的电路，不能不能实现实现有源逆变，因为：有源逆变，因为：不能输出负电压不能输出负电压E的极性不能为上的极性不能为上“”下下“+”；10本讲稿第十页，共三十九页五、改变电枢电势五、改变电枢电势 E 极性的方法极性的方法 某些机械能

5、随着工况的不同自动改变某些机械能随着工况的不同自动改变E的的 极性（如直流卷扬机）。极性（如直流卷扬机）。改变励磁电流方向。改变励磁电流方向。反接电枢回路。反接电枢回路。在可逆拖动系统中，通常采用两套变流器在可逆拖动系统中，通常采用两套变流器 相互切换。相互切换。11本讲稿第十一页，共三十九页4.2 三相有源逆变电路三相有源逆变电路4.2.1 三相半波有源逆变电路三相半波有源逆变电路变流器工作于变流器工作于整流状态（整流状态（0 2）Ud 0,E 0，Ud E12本讲稿第十二页，共三十九页三相半波有源逆变电路三相半波有源逆变电路（续）（续）变流器工作于变流器工作于逆变状态（逆变状态（2 ）Ud

6、 0,E 0 Ud E 13本讲稿第十三页，共三十九页三相半波有源逆变电路三相半波有源逆变电路（续）（续）14本讲稿第十四页，共三十九页逆变角逆变角 的计算的计算为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆变为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆变角角 （或称引前触发角）（或称引前触发角）表示。表示。规定：规定：角计算的角计算的起始点起始点为控制角为控制角 =处，处，计算方法为自计算方法为自 =（=0）的起始点）的起始点向左向左方方计量。计量。、的关系：的关系：=或或 =15本讲稿第十五页，共三十九页三相半波电路逆变电压的计算三相半波电路逆变电压的计算变流器直流侧电压计算公变流器直流侧电压计算公式式

7、考虑换相重叠角考虑换相重叠角16本讲稿第十六页，共三十九页4.2.2 三相桥式全控有源逆变电路三相桥式全控有源逆变电路变流器工作于变流器工作于逆变状态（逆变状态（2 ）Ud 0,E 0 Ud E 17本讲稿第十七页，共三十九页4.2.3 逆逆 变变 失失 败及最小逆变角的限制败及最小逆变角的限制定义：定义：逆变运行时，一旦发生换相失败，使整流逆变运行时，一旦发生换相失败，使整流电路由逆变工作状态进入整流工作状态，电路由逆变工作状态进入整流工作状态，Ud又重新又重新变成正值变成正值，使输出平均电压和直流，使输出平均电压和直流电势变成电势变成顺向串联顺向串联，外接的直流电源通过，外接的直流电源通过

8、SCR电路形成短路，这种情况称为电路形成短路，这种情况称为逆变失逆变失败败，或称为，或称为逆变颠覆逆变颠覆。18本讲稿第十八页，共三十九页逆变失败的原因逆变失败的原因触发电路工作不可靠触发电路工作不可靠触发脉冲丢失（见左图）触发脉冲丢失（见左图）触发脉冲延迟（见右图）触发脉冲延迟（见右图）19本讲稿第十九页，共三十九页逆变失败的原因逆变失败的原因（续）（续）晶闸管发生故障晶闸管发生故障（见左图）（见左图）换相的裕量角不足换相的裕量角不足（见右图）（见右图）交流电源发生异常现象交流电源发生异常现象20本讲稿第二十页，共三十九页避免逆变失败的措施避免逆变失败的措施采用可靠的触发电路；采用可靠的触发

9、电路；选用可靠的选用可靠的SCR，防止误导通；，防止误导通；加快速熔断器或快速开关；加快速熔断器或快速开关；逆变角逆变角 不能太小不能太小，必须限制在某一允许，必须限制在某一允许的最小角度内。的最小角度内。21本讲稿第二十一页，共三十九页确定最小逆变角确定最小逆变角 min 的依据的依据最小逆变角最小逆变角 min =+:SCR的关断时间的关断时间 tq 折合的电角度，折合的电角度，叫恢复阻断角，叫恢复阻断角，=tq :换相重叠角换相重叠角 :安全裕量角安全裕量角在可逆直流拖动系统中，一般要求在可逆直流拖动系统中，一般要求 min min 22本讲稿第二十二页，共三十九页4.3 有源逆变的应用

10、有源逆变的应用高压直流输电高压直流输电23本讲稿第二十三页，共三十九页有源逆变的应用有源逆变的应用（续）（续）绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统24本讲稿第二十四页，共三十九页串级调速原理：串级调速原理：下降，下降，cos增加，增加，n下降下降，反之亦然。，反之亦然。25本讲稿第二十五页，共三十九页直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统有源逆变的应用有源逆变的应用（续）（续）26本讲稿第二十六页，共三十九页 1 90Ud1 E 90UdE 1 90Ud1 E 90UdE27本讲稿第二十七页，共三十九页4.4 整流电路的功率因数及其改善方法整流电路的功率因数及

11、其改善方法4.4.1 功率因数定义功率因数定义整流电路电网侧有功功率与视在功率之比整流电路电网侧有功功率与视在功率之比计算方法计算方法1 =P/S=Pd/S（若忽略变流电路损耗，（若忽略变流电路损耗，P应等于整流负载功率应等于整流负载功率Pd）28本讲稿第二十八页，共三十九页计算方法计算方法2 =cos cos ：相位移系数（位移因数）：相位移系数（位移因数）（基波（基波有功功率与有功功率与基波基波视在功率之比）视在功率之比）:电流畸变因数（电流畸变因数（=I1/I1）（基波电流有效值（基波电流有效值与总与总电流有效值电流有效值之比）之比）29本讲稿第二十九页，共三十九页例：单相全控桥式电路功

12、率因数计算例：单相全控桥式电路功率因数计算计算方法计算方法130本讲稿第三十页，共三十九页例：单相全控桥式电路功率因数计算例：单相全控桥式电路功率因数计算计算方法计算方法231本讲稿第三十一页，共三十九页例：三相半波整流电路功率因数计算例：三相半波整流电路功率因数计算 单相桥式：单相桥式：0.9 三相半波：三相半波：=0.83 三相桥式：三相桥式：=0.955三相半波带换相重叠角：三相半波带换相重叠角：32本讲稿第三十二页，共三十九页4.4.2 提高功率因数的措施提高功率因数的措施全控变流器的半控工作状态全控变流器的半控工作状态 整流波形整流波形 逆变波形逆变波形33本讲稿第三十三页，共三十九

13、页功率因数的改善方法功率因数的改善方法（续）（续）强迫换相强迫换相1、息灭角控制、息灭角控制34本讲稿第三十四页，共三十九页功率因数的改善方法功率因数的改善方法（续）（续）强迫换相（续）强迫换相（续）2、对称角控制、对称角控制35本讲稿第三十五页，共三十九页功率因数的改善方法功率因数的改善方法（续）（续）强迫换相（续）强迫换相（续）3、脉冲宽度控制、脉冲宽度控制36本讲稿第三十六页，共三十九页功率因数的改善方法功率因数的改善方法（续）（续）串联变流器的顺序控制串联变流器的顺序控制37本讲稿第三十七页，共三十九页习习 题题4-2 试画出三相半波整流电路共阳极接法时，试画出三相半波整流电路共阳极接

14、法时，ud 与与uT3的波的波形，形，=600。4-4 单相全控整流电路给反电势阻感负载供电，已知单相全控整流电路给反电势阻感负载供电，已知R=1，Ld=，LB=0.5mH，U2=100V，当，当E=99V，=600，画，画出出ud波形，求波形，求Ud、Id和和 的值。的值。4-5 三相半波整流电路，反电势阻感负载，三相半波整流电路，反电势阻感负载，U2=220V，R=1，Ld=，LB=1mH，当，当E=150V，=300时，时，画出画出ud波波形，形，求求Ud、Id和和 的数值。的数值。38本讲稿第三十八页，共三十九页4-3 试绘出三相桥式有源逆变电路，当试绘出三相桥式有源逆变电路，当=/4

15、时，输出电压波时，输出电压波形以及晶闸管形以及晶闸管T2、T5两端的电压波形，并分析它们承受的两端的电压波形，并分析它们承受的正反向最大电压各为多少？正反向最大电压各为多少？4-8 三相全控桥整流电路，反电势阻感负载，三相全控桥整流电路，反电势阻感负载，U2=220V，R=1，Ld=，LB=1mH，当，当E=400V、=600时，画出时，画出ud波形，波形，求求Ud、Id、的数值，此时逆变回电网的平均功率为多少？的数值，此时逆变回电网的平均功率为多少？4-14 相控整流电路相控整流电路的功率因数是怎样定义的？它与哪些因素有的功率因数是怎样定义的？它与哪些因素有关？关？4-15 为什么深控状态下相控整流电路的功率因数差？试列为什么深控状态下相控整流电路的功率因数差？试列举出提高功率因数的几种技术措施。举出提高功率因数的几种技术措施。39本讲稿第三十九页，共三十九页