电力电子技术有源逆变

有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-0第四章有源逆变与相控变流器特性有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-1要求及重点•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其改善的方法。•重点：波形分析法，有源逆变的条件和有源逆变失败的原因。有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-24.1有源逆变电路工作原理一、逆变电路的分类•根据逆变输出交流电能去向分类：–有源逆变•以电网为负载–无源逆变•以用电器为负载有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-3二、电源间能量的流转关系(a)E1E2时(b)E2E1时(c)电源反极性相连REEI21REEI12REEI21有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-4电源间能量的流转关系（续）•电流从电源的正极流出者，该电源为输出功率；•电流从电源的负极流出者，该电源为输入功率。•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。有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-54.1.1单相桥式有源逆变电路•变流器工作于整流状态（02）Ud0,E0UdE有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-6单相桥式有源逆变电路（续）•变流器工作于逆变状态（2）Ud0,E0UdE有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-7实现有源逆变的条件•有一个直流电源，极性为上“”下“+”；•变流器的2，即Ud0•UdEE约等于Ud•半控电路或具有续流二极管的电路，不能实现有源逆变，因为：–不能输出负电压–E的极性不能为上“”下“+”；有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-84.2三相有源逆变电路一、三相半波有源逆变电路•变流器工作于整流状态（02）Ud0,E0，UdE有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-9三相半波有源逆变电路（续）•变流器工作于逆变状态（2）Ud0,E0UdE有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-10三相半波有源逆变电路（续）有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-11逆变角的计算•为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆变角（或称引前触发角）表示。•规定：角计算的起始点为控制角=处，计算方法为自=（=0）的起始点向左方计量。•、的关系：=－或＋=有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-12三相半波电路逆变电压的计算•变流器直流侧电压计算公式•考虑换相重叠角cosU17.1cosU1.17U22ddBIx23cosU17.1U2d有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-13二、三相桥式全控有源逆变电路•变流器工作于逆变状态（2）Ud0,E0UdE有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-14三、逆变失败及最小逆变角的限制•定义：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，Ud又重新变成正值，使输出平均电压和直流电势变成顺向串联，外接的直流电源通过SCR电路形成短路，这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-15逆变失败的原因•触发电路工作不可靠–触发脉冲丢失（见左图）–触发脉冲延迟（见右图）有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-16逆变失败的原因（续）•晶闸管发生故障（见左图）•换相的裕量角不足（见右图）•交流电源发生异常现象有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-17避免逆变失败的措施•采用可靠的触发电路；•选用可靠的SCR，防止误导通；•加快速熔断器或快速开关；•逆变角不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-18确定最小逆变角min的依据•最小逆变角min=++:SCR的关断时间tq折合的电角度，叫恢复阻断角，=tq:换相重叠角:安全裕量角•在可逆直流拖动系统中，一般要求minmin有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-19•直流可逆电力拖动系统4.3有源逆变的应用有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-20有源逆变的应用（续）•绕线式异步电动机晶闸管串级调速系统有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-21•高压直流输电有源逆变的应用（续）有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-224.6整流电路的功率因数及其改善方法•定义–整流电路电网侧有功功率与视在功率之比•计算方法–=coscos：位移系数:电流畸变系数–也可用=Pd/S计算有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-23功率因数的改善方法•全控变流器的半控工作状态整流波形逆变波形有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-24功率因数的改善方法（续）•强迫换相–息灭角控制（右上）–对称角控制（右下）–脉冲宽度控制（左）有源逆变Feb2004北京交通大学电气工程学院4-25功率因数的改善方法（续）•串联变流器的顺序控制