整流电路的有源逆变素材课件.ppt

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1、3.7 整流电路的有源逆变工作状态,3.7.1 逆变的概念 3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态 3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制,1,3.7.1 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。 逆变电路:把直流电逆变成交流电的电路。 当交流侧和电网连结时,为有源逆变电路。 变流电路的交流侧不与电网联接,而直接接到负载,即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载,称为无源逆变。 对于可控整流电路,满足一定条件就可工作于有源逆变,其电路形式未变,只是电路工作条件转变。既工作在整流状态又工作在逆变状态,称为变流电路。,2,

2、3.7.1 逆变的概念2、直流发电机电动机之间电能的流转,图3-46 直流发电机电动机之间电能的流转a)两电动势同极性EGEM,直流发电机电动机系统电能的流转 M作电动运转,EGEM,电流Id从G流向M,电能由G流向M,转变为M轴上输出的机械能。,3,回馈制动状态中,M作发电运转,EMEG,电流反向,从M流向G, M轴上输入的机械能转变为电能反送给G。,图3-46 直流发电机电动机之间电能的流转b)两电动势同极性EMEG,4,两电动势顺向串联,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。两个电动势同极性相接时,电流总是从电动势高的流向电动势低

3、的,由于回路电阻很小,即使很小的电动势差值也能产生大的电流,使两个电动势之间交换很大的功率,这对分析有源逆变电路是十分有用的。,图3-46 直流发电机电动机之间电能的流转c)两电动势反极性,形成短路,5,3.7.1 逆变的概念,图3-47 单相全波电路的整流和逆变,6,3.7.1 逆变的概念,产生逆变的条件 要有直流电动势,其极性须和晶闸管的导通方向一致,其值应大于变流器直流侧的平均电压。 要求晶闸管的控制角/2,使Ud为负值。 两者必须同时具备才能实现有源逆变。,7,不能产生有源逆变的电路:,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

4、现有源逆变,欲实现有源逆变,只能采用全控电路。,8,3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态,图3-48 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形,逆变角 通常把/2时的控制角用-=表示,称为逆变角。 的大小自=0的起始点向左方计量。 三相桥式电路工作于有源逆变状态,不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图3-48所示。,9,3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态,基本的数量关系 三相桥式电路的输出电压,Ud=-2.34U2cos=-1.35U2lLcos,输出直流电流的平均值,流过晶闸管的电流有效值,从交流电源送到直流侧负载的有功功率为,变压器二次侧线电流的有效值,

5、当逆变工作时,由于EM为负值,故Pd一般为负值,表示功率由直流电源输送到交流电源。,(3-105),(3-106),(3-107),(3-108),10,3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制,逆变运行时,一旦发生换相失败,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路,或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联,由于逆变电路的内阻很小,形成很大的短路电流,这种情况称为逆变失败,或称为逆变颠覆。,11,2022/11/26,12,逆变失败的原因,1)触发电路工作不可靠,不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲,如脉冲丢失、脉冲延时等,致使晶闸管不能正常换相。 2)晶闸管发生故障,该断时不断,或该通

6、时不通。 3)交流电源缺相或突然消失。 4)换相的裕量角不足,引起换相失败。,13,14,3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制,考虑变压器漏抗引起重叠角对逆变电路换相的影响 以VT3和VT1的换相过程来分析,在时,经过换相过程后,a相电压ua仍高于c相电压uc,所以换相结束时,能使VT3承受反压而关断。 当时,换相尚未结束,电路的工作状态到达自然换相点p点之后,uc将高于ua,晶闸管VT1承受反压而重新关断,使得应该关断的VT3不能关断却继续导通,且c相电压随着时间的推迟愈来愈高,电动势顺向串联导致逆变失败。 为了防止逆变失败,不仅逆变角不能等于零,而且不能太小,必须限制在某一允许的最小角度

7、内。,图3-49 交流侧电抗对逆变换相过程的影响,15,3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制,图3-49 交流侧电抗对逆变换相过程的影响,16,u,d,O,O,i,d,w,t,w,t,u,b,u,c,u,a,u,b,u,c,p,b,g,b,g,a,g,b,b,g,i,VT,2,i,VT,i,VT,1,i,VT,i,VT,1,3,3,图3-49 交流侧电抗对逆变换相过程的影响,u,a,17,3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制,确定最小逆变角min的依据 逆变时允许采用的最小逆变角应等于:,为晶闸管的关断时间tq折合的电角度,约45,为换相重叠角,可查阅相关手册,也可根据表3-2计算,即:,

8、根据逆变工作时=-,并设=,上式可改写成:,为安全裕量角,主要针对脉冲不对称程度(一般可达5),约取为10。,设计逆变电路时,必须保证 ,因此常在触发电路中附加一保护环节,保证触发脉冲不进入小于min的区域内。,(3-109),(3-110),(3-111),18,27三相全控桥变流器,反电动势阻感负载,R=1,L=,U2=220V,LB=1mH,当EM=-400V,=60时求Ud、Id与的值,此时送回电网的有功功率是多少?解:由题意可列出如下3个等式: Ud2.34U2cos(-)Ud Ud-3XBId Id(UdEM)R 三式联立求解,得: Ud?Id? 由下式可计算换流重叠角: ? 送回

9、电网的有功功率为:,19,28单相全控桥,反电动势阻感负载,R=1,L=,U2=100V,LB=0.5mH,当EM=-99V,=60时求Ud、Id和的值。解:由题意可列出如下3个等式: Ud0.9U2cos(-)Ud Ud-2XBId Id(UdEM)R 三式联立求解,得:Ud?Id? 由下式可计算换流重叠角:,?,20,人有了知识,就会具备各种分析能力,明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书,广泛阅读,古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识,培养逻辑思维能力;通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平,培养文学情趣;通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操,给我们巨大的精神力量,鼓舞我们前进。,21,22,2022/11/26,23,

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