《电力电子第3章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子第3章（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、补充： 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的过程。,例：电力机车下坡行驶, 卷扬机下降过程等。,有源逆变电路直流电逆变成与电网同频率的交流电,返送回 电网，即交流侧和电网连结。,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,变流电路：对于可控整流电路，满足一定条件时，既可工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。,无源逆变变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载。,第三章 晶闸管有源逆变电路,图b：M作发电运转（回馈制动）状态，此时，EMEG，电流反向，故M输出电功率，G则吸收电功率，M轴上输入的机械
2、能转变为电能反送给G。Id= （ EM - EG）/R。图c：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。,2. 直流发电机电动机系统电能的流转分析,图a： M作电动运转, EGEM, 电流Id从G流向M，M吸收电功率。Id= （ EG - EM）/R。,一、有源逆变的工作原理,（一）重物提升，变流器工 作于整流状态,电路状态： ：090。， Ud=0.9U2cos。 Ud与E的箭头方向为规定正方向，正负号表示实际正负端。此时：电路输出功率，吸收P，再转变为机械P提升重物， M工作在电动状态，电流d为：,若Udd （
3、为d） 电磁M 转速n （为n ） （e n ）d（ Ud -）恢复为原值d 。,此时电动机稳定运行在较高转速n 。 反之 转速n。,电动机的调速过程：,（二）重物下放，变流器工作于逆变状态,重物下降带M反转 ， M作发电回馈制动，把直流P逆变为交流P返送回电网，电路处于有源逆变状态。,电流值：,电路状态：,调1800 900时，且E Ud。,因Id方向不能变，而n 已反向， EM已变极性，Id方向不变，此时T为制动力矩。要变P的输送方向，且为防两电势顺串，Ud极性必变负，并使|EM | |Ud|，才可实现电能的逆变。,Ud调节：,图3-1 单相全波电路逆变状态,M的匀速制动过程：,b) =4
4、5,可见：在900 1800间调便可改变重物匀速下降的速度。,逆变时的输出直流电压：,为计算方便，引入逆变角，令=1800-，故,逆变角时脉冲的位置：在时刻往前移。,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。,产生逆变的条件,（1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值要稍大于Ud。,（2）晶闸管的控制角 /2，即90，Ud为负值。,二、常用晶闸管有源逆变电路,（一）三相半波有源逆变电路,b 的计量方向：对应负半周自然换流点往左计量。,电路波形：,改变b 可实现调速。,（二）三相全控
5、桥有源逆变电路,300（1500）时的u d电压波形分析：,三、逆变失败与逆变角的限制,1.逆变失败或逆变颠覆原因1：管损坏、ug丢失或快熔烧断等。,例：在t4应触发2 ，若2无法通，则1不受反压关断，续通到正半周，使Ud与顺串，出现短路电流.,原因2：逆变角太小。,当900，进入逆变。WLdP返送电网,；Id .,过程2过渡逆变：即n=0的过程。,2）当L放能完毕Id =0时，断KM1，闭KM2，因Eud，仍为 逆变，机械能P返送电网,同时产生制动转矩；此时n E 同步增大 Ud ,使制动Id维持最大 n迅速降为0.,过程3反转整流：,当n =0时，调900，桥路由逆变,进入整流，电机反转。
6、,过程4过渡逆变：即n=0的过程。,待逆变： 900 ，但,E Ud 时, 进入待逆变.,二、采用两组变流桥的可逆电路,反并联可逆电路常用的三种工作方式有：逻辑无环流、有环流以及错位无环流。,（一）逻辑控制无环流可逆电路的基本原理,直流电机的四象限运行工作情况：,第一象限工作：组90，EUda ，处于整流状，电机正转。组封锁。,调组90 ,W Ld返能，id， 当id=0，本桥逆变结束。,二象限： id=0后 ，封锁组,调 90， EUd ， 桥逆变，电机仍正转， n 。,电机机械能返电网。,三象限： 当n=0时，调a 90， EUda 桥整流，电动机反转。,第四象限：电机反转，电机发电运行，
7、1组逆变， 90 ， EUd 。,（二）有环流反并联可逆电路的基本原理,环流电压u c：由于两组变流器的直流输出端瞬时电压值u d I与u d不相等，会出现瞬时电压差称为均衡电压u c亦称环流电压，从而产生不流经负载的环流电流。,限制环流电流方法：必须串接均衡电抗器LC。,可逆电路控制的实现：,采用a=的配合工作制；,* 可控环流的可逆系统,工作情况；,一、绕线转子异步电动机晶闸管串级调速,串级调速:即异步电动机转子回路引入附加电动势，实现电机调 速的方法。,原理：利用三相整流将动机转子电动势变为直流，经滤波通过 有源逆变电路再变换为三相工频交流返送电网。,当n稳定，则d= - U d 。,则
8、:,可见：改变 即可改变转速。,调速过程：,起动：,调速：,停车：,逆变变压器容量,串级调速缺点：功率因数低，产生高次谐波影响电网 质量。,全控器件控制的斩波式逆变器串级调速,优点:,原理：,期间：斩波器闭合，整流短路； （T-）期间：斩波器断开， 经斩波器输入的电压为： U d （T-）/ T此时：U d= U d （T-）/ T 可得：,可见：改变即可改变n。,二、高压直流输电,高压直流输电在几个方面的应用：跨越江河、海峡和大容量远距离的电缆输电、联系两个不同频率（50HZ与60HZ）的交流电网、同频率两个相邻交流电网的非同步并联等。作用：减少输电线中的能量损耗、提高输电效益以及增加电网稳
9、定性和操作方便。,一、晶闸管装置的功率因数,功率因数定义:交流侧有功功率与视在功率之比。,例：单相桥全控电路带大Ld。,装置的视在功率为 S1=U1I1。,而：,因：,所以：,对单相桥全控电路可得波形畸变系数：,功率因数低的原因： 1）波形畸变； 2）位移因数使电压与基波i的相差变大，致使在负载一定时 输出P减小。,二、提高变流电路功率因数的常用方法,（一）小控制角运行,（二）采用两组变流器串联供电,对于大容量且电压较高的装置，可采用两组桥式电路串联供电。,（三）增加整流相数,（四）设置补偿电容,（五）用不可控整流配合直流斩波调压来替代相控整流,（六）相控整流中采用全控器件实现强迫换相,b）关
10、断角控制,C）对称角控制,d）正弦波脉宽调制,三、相控晶闸管装置谐波对电网的影响,对电网的影响一:谐波电压对电网影响装置的输入电流通常是非正弦的，含有高次谐波电流,在电网回路引起阻抗压降，因而使电网电压也含有高次谐波，造成电网电压的畸变,影响与之并联的所有用电设备。,例:三相桥整流电路，大电感负载时，交流电流为正负对称的1200矩形波，含有5、7、11、次高次谐波.,减小谐波电压对电网影响的办法:1）从装置本身考虑：在电阻负载时应尽量运行于小状态；三相整流时应采用桥式电路而不采用半波以消除偶次谐波，整流变压器采用不同接法，使电网电流形成阶梯状以更接近正弦；,对大容量装置，采用脉波数较高的的连结
11、形式，使电网电流,更接近正弦波，如图，星形+三角形接法：,采用多重串并联技术进行波形叠加，可有效抑制谐波。,2）从装置外部考虑，采取抑制谐波与补偿功率因数的办法。,无源滤波：外接谐波滤波器。对于脉宽为1200的正负矩形电流，主要谐波是5、7、11次，外接5、7、11次谐波滤波电路，使装置产生的谐波不流经电网。如下图：,有源滤波：设置谐波发生源与VT装置并接到电网，检测谐波 成份，使谐波发生源产生相位相反频率一致的一系列谐波，与装 置谐波互相抵消，使电网电流接近正弦，功率因数提高。,对电网的影响二:引起电网电压波动。,装置a的变化会引起电网电压波动，影响与之并联的所有 用电设备。,保持电网电压稳定和补偿功率因数方法：设置无功补偿装 置。,采用静止无功补偿后，可瞬时检测负载的无功功率变化，由反并联晶闸管移相触发作为快速开关器件，随时进行无功功率补偿。,静止无功补偿器工作原理：传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，而其用可控硅作电子开关，没有机械运动，是静态无功补偿装置。,可控硅用来调节电抗器导通角，改变感性无功输出来抵消补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较高功率因数。,该部分适当选择电抗器和电容器容量，可滤除电网谐波，并补偿容性无功，将电网补偿到容性状态。,组成部分为：,1.固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路,2. 可控硅电子开关,
