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1、第4章 有源逆变电路4.1 有源逆变的概念 逆变: 整流的逆过程，即直流电变换为交 流电(invertion)。 直流电机的电动状态：在外加直流电源的 作用下，电动运行，EMn0，EMEG，电机 发出功率，能量的传递方向逆转。直流电源吸收 功率。 有源逆变：整流器交流侧与电网相连接，把直流 侧吸收的能量，反送回交流电网。 无源逆变：交流侧不是接电网，而是接负载，把 直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给 负载。 通常可调直流电源可采用SCR可控整流来实现。 电动状态：UdEM，900时，负面积大，吞多吐少，平均而言吸收能量（回馈到电网） 。产生逆变的条件：（两条件同时具备）EM反接或n反转
2、；900，使Ud反极性，并且|Ud|小于但近于|EM| (不允许 | Ud|900（逆变）时 使平均面积Ud增加 Ud。ubuaucubucv 若角较大，则换相裕量角充足，能保证正 常换流。三相半波有源逆变电路中时， 经VT2触通换相过程后，仍有ubua，VT1因承受反压而被迫关断。v 若 460）v在负载所要求的平均电流Id一定的情况下，反电 势EM也将相应升高。负载越轻，电流越小，电 流断续就越明显，因而上述情况越加严重，特性 越软。l电流断续区范围大小的影响因素：v电流断续区的范围取决于平波电感L的大小，L 越大，断续区的范围就越小。整流输出电压ud是脉动的，可分为两部分：直流 分量Ud
3、，和交流分量。交流电流分量的大小主要 取决于直流侧的回路电感，特别是平波电感L的 大小。电感越大，电流中交流分量就越小。整流电压的交流分量虽然较大，但电流中的交流分量与 直流分量Id相比一般是很小的。由于直流分量Id的大小由负载轻重来决定，当负载减小时，相应电流的交流分 量的影响就越显著。当负载小到一定数值致使整流电流 中交流分量的峰值大于平均电流Id时，由于整流元件的 单向导电性，将出现电流断续现象。因此为了使Id较小时，电流仍能连续，就应该减小电流的交流分量，增大 平波电感L可达到这一目的。v减小交流分量不仅能减小断续区，改善直流电机机械特 性的硬度，而且改善了电动机的工作条件。因为电流的
4、 交流分量不产生平均转矩，会使电机轴上输出转矩发生 脉动，会引起附加损耗，电刷火花增大。v机械特性的第三个特点：随着 的增加，进入 断续区的电流值加大。在ua1，则晶闸管将因承受正 向电压而导通，直流侧一定会产生电流，这样制 动转矩将大于主动转矩，使电机减速，反电势 EM减小，直到EM=E2时，满足E2=ua1，id完全 等于零，达到转矩平衡。 理想空载时对应的EM =ua1=E2，相应的转速n0 比EM=E1时小得多（指绝对值），从而使机械特 性曲线在电流断续区上翘很多。 同样道理，当=30时，对应的ua=0，即ud脉动 的最小值为零，故n0=0。在30时n0为正值。图4-14 有源逆变状态
5、下不同角大小对理想空 载转速的影响ua1 电流断续区机械特性变软 （非线性）的原因 （第2个特点）设逆变角一定，由于电流断续，各晶闸管的 导通角 ，此时ud波形中负面积减小，平 均面积Ud比电流连续时的计算值也减小，在电 流连续的条件下得出的Ud计算公式同样不再适用。在负载所要求的平均电流Id一定的情况下，反 电势EM的幅值也将相应降低。负载电流越小， 电流断续就越明显，因而特性越软。Id稍有变化就会导致转速的很大变化。图4-12 有源逆变状态下的 直流侧等效回路 电流断续区随角的增大而展宽（第3个特点） 在90的范围内，越大，ud波形的起伏脉动幅度（交 流分量）越大，因而断续区加宽。图中2比1大，对应 的ud波形的起伏脉动幅度也较大。 第、象限中的特性和第、象限中的特性是分别 属于两组变流器的，它们输出整流电压的极性彼此相反 ，故分别标以正组和反组变流器。 电动机的运行工作点由第象限的特性，转到第象限 的特性时，表明电动机由电动运行转入发电制动运行。 相应的变流器由整流转为逆变，使电动机轴上储存的机 械能逆变为交流电能反送回电网。 电动机在四个象限中的机械特性，对分析直流可逆拖动 系统是十分有用的。图4-13 电动机在四象限中的机械特性
