第十讲 三相桥整流电路的有源逆变
三相桥式全控整流及有源逆变电路课程设计
实验八三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一．实验目的1．熟悉NMCL-33组件。
2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。
二．实验内容1．三相桥式全控整流电路。
2．三相桥式有源逆变电路。
3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。
三．实验线路及原理实验线路如图1-7所示。
主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。
触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏；2．NMCL—33组件；3．NMEL—03A组件；4．NMCL—35或NMEL-25组件；5．二踪示波器（自备）；6．万用表（自备）。
五．实验方法1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。
（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2” 脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（3）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。
注：将面板上的U blf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
（4）将NMCL-31的给定器输出U g接至NMCL-33面板的U ct端，调节偏移电压U b，在U ct=0时，使 =150o。
2．三相桥式全控整流电路按图1-7接线，AB 两点断开、CD 两点断开，AD 连接在一起，并将R D 调至最大(450Ω)。
合上主电源。
调节U ct ，使α在30o ~90o 范围内，用示波器观察记录α=30O 、60O 、90O时，整流电压u d =f （t ），晶闸管两端电压u VT =f （t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U 2数值。
电力电子技术三相桥式全控整流及有源逆变电路实验报告
一、实验背景整流是指将交流电变换为直流电的变换，而将交流电变换为直流电的电路称为整流电路。
整流电路是四种变换电路中最基本的变换电路，应用非常广泛。
对于整流电路，当其带不同负载情况下，电路的工作情况不同。
此外，可控整流电路不仅可以工作在整流状态，即将交流电能变换为直流电能，还可以工作在逆变状态，即将直流电能变换为交流电能，称为有源逆变。
在工业中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路（Three Phase Full Bridge Converter），它是由两个三相半波可控整流电路发展而来。
该次试验即是针对三相桥式全控整流电路而展开的一些较为简单的学习与研究。
二、实验原理三相桥式全控整流及有源逆变该次实验连接电路图如下图所示整流有源逆变控制信号初始化约定：， ，整流， ，逆变， ， 临界注意事项：在接主电路过程中，晶闸管接入双刀双闸开关时一定要注意正负极必须正确匹配。
电容器用于吸收感性电流引起的干扰，使得示波器显示的波形更加标准、清晰。
双刀双掷开关在切换时主回路必须断电，否则很可能因切换时拉出电弧而损坏设备。
（一）整流电路1、整流的概念把交流电变换为直流电的变换称为整流（Rectifier），又叫AC-DC变换（AC-DC Converter）。
整流电路是一种把交流电源电压转换成所需的直流电压的电路。
AC-DC变换的功率流向是双向的，功率流向由交流电源流向负载的变换称之为“整流”，功率流向由负载流向交流电源的变换称之为“有源逆变”。
采用晶闸管作为整流电路的主控器件，通过对晶闸管触发相位的控制从而达到控制输出直流电压的目的，这样的电路称之为相控整流电路。
2、整流电路的分类（1）按电路结构分类①半波整流电路：半波整流电路中每根电源进线流过单方向电流，又称为零式整流电路或单拍整流电路。
②全波整流电路：全波整流电路中每根电源进线流过双方向电流，又称为桥式整流电路或双拍整流电路。
（2）按电源相数分类①单相整流电路：又分为单脉波整流电路和双脉波整流电路。
三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计_图文(精)
西安文理学院机械电子工程系课程设计报告专业班级自动化课程电力电子技术题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计学号 000000000204 学生姓名 weitor 指导教师2010年 12月西安文理学院机械电子工程系课程设计任务书学生姓名专业班级学号指导教师职称讲师教研室自动化课程《电力电子技术》题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计任务与要求任务:在已学的《电力电子技术》课程后, 为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。
可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。
分析两种电路的工作原理及相应的波形。
通过电路接线的实验手段来进行调试,绘制相关波形图要求:a. 要有设计思想及理论依据b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图c. 计算晶闸管的选择和电路参数d. 绘出整流和有源逆变电路的 u d (t、 i d (t、 u VT (t的波形图e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求开始日期 2010.12.21 完成日期 2010.12.31 2010年 12月 21日设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计一.设计目的1.更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理,研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下 Ud, Id及 Uvt 的波形,初步认识整流电路在实际中的应用。
2.研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理,并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件,了解逆变电路的用途。
二.设计理念与思路晶闸管是一种三结四层的可控整流元件,要使晶闸管导通,除了要在阳极—阴极间加正向电压外, 还必须在控制级加正向电压, 它一旦导通后, 控制级就失去控制作用,当阴极电流下降到小于维持电流,晶闸管回复阻断。
因此,晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。
在实际生产中,直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源, 利用晶闸管的单向可控导电性能, 可以很方便的实现各种可控整流电路。
《整流与有源逆变》课件
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案例二：在轨道交通中的应用
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整流器用于将交流电转换为直流电，为轨道交通车辆提供 动力。
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整流器在地铁、轻轨和有轨电车等轨道交通系统中广泛应 用，确保车辆的安全、稳定运行。
有源逆变技术应用案例
案例一：在可再生能源并网中的应用
有源逆变器用于将直流电转换为交流 电，实现可再生能源并网。
有源逆变器在太阳能、风能等可再生 能源发电系统中得到广泛应用，能够 提高并网的稳定性和效率。
案例二：在工业自动化中的应用
有源逆变器用于驱动电机、加热器和 焊接机等设备。
在工业自动化领域，有源逆变器能够 提供精确的电压和电流控制，实现设 备的快速、高效和稳定运行。
将直流电转换为交流电，通过半导体开关器件的开关作用实 现。
应用场景的比较
整流器
广泛应用于电解、电镀、电梯、空调 等场合，将交流电转换为直流电以满 足设备需求。
有源逆变器
应用于太阳能并网、电动车充电桩、 变频器等领域，将直流电转换为交流 电以满足特定需求。
技术优劣的比较
整流器
技术成熟，转换效率高，可靠性高，但 会产生谐波污染。
详细描述
有源逆变在许多领域都有广泛的应用，如可再生能源并网、分布式发电系统、电机驱动 、无功补偿等。通过有源逆变技术，可以实现高效、灵活的电能转换和控制，满足各种
不同的电力需求。
03
整流与有源逆变的比较
工作原理的比较
整流器
将交流电转换为直流电，通过二极管或可控硅等元件的单向 导电性实现。
三相全桥整流及有源逆变
计算公式：Pk=|Id*Ud|-|Id²*Rn|
误差分析：在实验操作过程中，有对于电流表以及电压表的观测操作带来的观测误差为主要偶然误差；而实验中，示波器上所得到的波形图存在很多毛刺，与理想情况下的波形图存在差异，主要原因是加入了较大的电感所引起的。
虽然实验中我们用电容加电阻串联来减少毛刺，但波形图差异依然比较明显。
特别要求：
1.分析比较整流工作时，阻性负载和阻感负载再缺相（丢失一路触发信号）故障下，Ud瞬时波形的差异性？
答：在缺相故障时，阻感负载由于存在较大的电感，因此Ud的波形还是可以过零点。
这是因为流过电感元件的电流不能突变，大电感会产生一个阻碍电流的电动势；而对于阻性负载，其波形就会受到缺相的影响，不会过零点。
2.整流状态下阻-感负载时，α=90°时，Ud的瞬时波形就一定会有正负半波吗，为什么？
答：
3.说明逆变状态下，逆变电源的负载波形是电路上哪两端的波形？为什么逆变输出电压Ud 越高，负载电流Id越小？
答: 逆变电源的负载波形是电路上晶闸管共阴极与共阳极两端的电压波形；已知Id=（|Em|-|Ud|）/RΣ，所以逆变输出电压Ud越高，负载电流Id越小。
趋势分析：
1.如图，随着Ud的减小，Pk也逐渐减小，最后曲线过零点。
2.如图，随着Ud的增大，曲线趋于平缓，当Ud大到一定程度时，Pk基本不变。
3.如图，当0<Ud<20V时，曲线大致呈线性变化，Pk随Ud变化而变化。
三相全控桥整流及有源逆变
2
所谓逆变，就是要求把负载（电机）吸收的直流电能转变为交流电能反馈回电网。 三相桥式有源逆变电路实质上是三相桥式可控整流电路工作的一个特定状态，三相桥式 逆变。 要使整流电路工作于逆变状态，必须有两个条件： (1)变流器的输出 Ud 能够改变极性。因为晶闸管的单向导电性，电流 Id 不能改变方向，为 了实现有源 逆变，必须去改变 Ud 的电极性。只要使变流器的控制角α>90°即可。 (2)必须要有外接的直流电源 E，并且直流电源 E 也要可以改变极性，并且|E|>|Ud|。 上述条件必须同时满足，才能实现有源逆变。
二 工作原理介绍 一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
一般 1、3、5 为共阴极，2、4、6 为共阳极。 （1）2 管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各 1，且不能为同 1 相器件。 （2）对触发脉冲的要求：
1)按 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6 的顺序，相位依次差 60。 2)共阴极组 VT1、VT3、VT5 的脉冲依次差 120，共阳极组 VT4、VT6 、 VT2 也依次差 120。 3)同一相的上下两个桥臂，即 VT1 与 VT4，VT3 与 VT6，VT5 与 VT2，脉 冲相差 180。 （3）Ud 一周期脉动 6 次，每次脉动的波形都一样，故该电路为 6 脉波整流电路。 （4）需保证同时导通的 2 个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲 触发一种是双脉冲触发（常用） （5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压 的关系也相同。
第十讲 三相桥整流电路的有源逆变
第十讲 三相桥整流电路的有源逆变工作状态➢逆变和整流的区别：控制角a 不同 ▪0<a < p /2 时，电路工作在整流状态 ▪π /2< a < π 时，电路工作在逆变状态图2-46 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形➢可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题 •把α > π /2时的控制角用π- α= β 表示，β 称为逆变角•而逆变角β和控制角α的计量方向相反，其大小自β =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时波形如图2-46所示 ➢有源逆变状态时各电量的计算：U d = -2.34U 2cos β = -1.35U 2L cos β （2-105）输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即➢每个晶闸管导通2p /3，故流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流i d 的脉动）∑-=R E U I Md d dd VT I I I 577.03==从交流电源送到直流侧负载的有功功率为➢当逆变工作时，由于E M 为负值，故P d 一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。
在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为9.1.3 逆变失败与最小逆变角的限制➢逆变失败（逆变颠覆）——逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流1. 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，引起换相失败图2-47 交流侧电抗对逆变换相过程的影响➢ 换相重叠角的影响：当β >γ 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。
如果β <γ 时（从图2-47右下角的波形中可清楚地看到），该通的晶闸管（VT 2）会关断，而应关断的晶闸管（VT 1）不能关断，最终导致逆变失败。
三相 桥式电压源型逆变器
三相桥式电压源型逆变器
三相桥式电压源型逆变器是一种常见的电力电子设备，它可以将直流电源转换为交流电源，其结构和工作原理如下：
1.结构：
三相桥式电压源型逆变器主要由六个功率开关管（通常为晶体管或场效应管）和相关电路组成。
这六个开关管按照特定的序列开关，以产生三相交流电源。
2.工作原理：
三相桥式电压源型逆变器的工作原理可以概括为“交流-直流-交流”的过程。
其第一步是通过三相全桥整流电路将交流电源转换为直流电源，再经过一个大电容平滑滤波，得到一个纹波较小的直流电源。
接下来，这个直流电源作为逆变电路的电源，通过三个标准正弦波和三角波的比较生成脉冲控制IGBT三相桥。
最终，通过这个三相桥的开关状态控制，得到PWM（脉冲宽度调制）调制的波形。
3.控制策略：
通过适当的控制策略，逆变器的开关可以控制电源的频率、幅度和相位，以满足不同的负载需求，例如电动机驱动、光伏发电系统等。
4.应用：
三相桥式电压源型逆变器被广泛应用于各种需要将直流电源转换为交流电源的场合，如电力系统的直流输电、工业用电、电动汽车的电力驱动等。
总的来说，三相桥式电压源型逆变器是一种重要的电力电子设备，在能源转换和电力系统中有着广泛的应用。
三相有源逆变电路及应用
3、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
Ud 1.17 U2cos
1.17U2 cos
– 考虑换相重叠角
Ud
1.17U2
cos
3xB
2
Id
cos( ) cos 2xB Id
6U 2
• 其它的电量，如负载电流平均值、晶闸管电流平均值和 有效值，变压器的容量计算等，均可按照整流电路的计 算原则进行 。
输出电压又可表示为 所以
U d U d 0 cos U d
1.35U AB
cos150
6xB 2
Id
Ud IdR E
E
1.35U
AB
c os150
Id
(R
6xB 2
)
Id
E
1.35U AB cos150 R 6xB
290 257.2 2 0.15
（二）三相桥式全控有源逆变电路
1、变流器工作于逆变状态（ 2 ）
Ud 0 , E 0 Ud E
2、三相桥式电路逆变电压的计算
ud
ua
ub
uc
ua
ub
– 变流器直流侧电压计算式O
n
wt
Ud 2.34U2cos 2.34U2 cos
三相半波整流电路如图例4.2所示，已知电动机处于稳定 的发电制动状态，滤波电抗Xd足够大，输出电流连续 而平直， 电枢回路 总电阻 Ra＝0.5，电机端压Ua＝ 220V，变压器副边相电压U2＝220V，交流侧换流电抗 XB＝0.21。试完成下列要求：
三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一．实验目的1．熟悉MCL-31A,MCL-33组件。
2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。
3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。
二．实验内容1．三相桥式全控整流电路2．三相桥式有源逆变电路3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。
三．实验线路及原理实验线路如图4－9所示。
主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。
触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
四．实验所需挂件及附件序号1型号MCL—32A电源控制屏备注该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2MCL－31A低压电源和仪表该挂件包含“给定电源和±15V低压电源”等模块。
3MCL－33晶闸管主电路和触发电路等该挂件包含“晶闸管”、“二极管”“电感”、“触发电路”等几个模块。
4MEL—03三相可调电阻56MEL-02芯式变压器双踪示波器和万用表自备五．实验方法1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）打开MCL-31A电源开关，给定电压有电压显示。
（2）用示波器观察MCL-33的脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。
（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。
注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
（5）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使=150o。
2．三相桥式全控整流电路按图4－9接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大(450)。
实验二 三相桥式全控整流与有源逆变电路
实验二 三相桥式全控整流与有源逆变电路1.实验目的（1）熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。
（2）了解集成触发器的调整方法及各点波形。
2.实验线路及实验原理（1）三相桥式全控整流电路实验线路如图3所示。
主电路由三相全控整流电路组成，如图3（a ）所示。
其中R 的电阻值为450欧姆（由挂件NMEL-03/4中的电阻串并联得到）、电源线电压为200V 。
图3（b ）中的给定电路（位于挂件NMCL-31A ）的U g 作为控制信号与触发电路（位于挂件NMCL-33F 中）的“脉冲控制信号”U ct 相连接，并将与主电路所用晶闸管组对应的“脉冲信号放大”电路U blf 端进行接地处理，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
图3（c ）所示为移相电压的给定输入信号电路图。
三相桥式整流电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。
（a ） （b ）U g（c ）图 3 三相桥式全控整流电路实验原理图（a ）三相桥式全控整流主电路 （b ）触发电路（控制电路） （c ）移相电压的给定输入信号电路（2）三相桥式有源逆变电路在三相桥式有源逆变电路中，负载电阻为450欧姆（由挂件NMEL-03/4中的电阻串并联得到），电抗器的电感值取700mH （位于NMCL-331），芯式变压器接成Y/Y 接法。
（a ）U g（b）（c）图 4 三相桥式有源逆变电路实验原理图（a）三相桥式有源逆变主电路（b）触发电路（控制电路）（c）移相电压的给定输入信号电路3.实验设备电力电子实验台、晶闸管主电路挂件NMCL-33F（此挂件内含有三相桥式全控整流电路的触发电路）、芯式变压器挂件NMEL-24B、给定及实验器件NMCL-31A、三相可调电阻挂件NMEL-03/4、双踪示波器、万用表、平波电抗器NMCL-331。
4.实验内容1）控制电路（触发电路）调试按图3（b）、（c）接线，将NMCL-33F挂件上的U blf接地，即将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
三相逆变电路的工作原理
三相逆变电路的工作原理三相逆变电路是一种将三相交流电转换成直流电的电路，它的工作原理主要涉及到三相桥式整流器和逆变器的相互配合。
下面我将详细介绍三相逆变电路的工作原理。
让我们来了解一下什么是三相电。
三相电是指由三个交流电源相互错开120度的正弦波组成的电信号。
而逆变电路的作用就是将这种三相交流电转换成直流电。
三相逆变电路的工作原理主要分为两个阶段：整流器阶段和逆变器阶段。
在整流器阶段，三相桥式整流器起到了关键的作用。
三相桥式整流器由六个二极管组成，分别连接在一个三角形的三个顶点上。
当三相交流电输入到整流器中时，通过调整三个二极管的导通状态，可以实现对交流电的整流。
具体来说，当一个二极管导通时，交流电的一个相位会被整流为直流电，而其他两个相位则会被阻断。
通过不断地切换导通状态，三相桥式整流器可以将三相交流电转换成带有脉动的直流电。
接下来是逆变器阶段。
逆变器主要由功率开关管和滤波电容组成。
在逆变器中，功率开关管的开关动作控制了直流电的输出。
当功率开关管导通时，直流电会经过滤波电容输出；当功率开关管阻断时，直流电则不能通过。
通过不断地切换开关状态，逆变器可以将直流电转换成交流电。
具体来说，当一个功率开关管导通时，直流电会通过滤波电容输出，形成一个相位的正弦波；而其他两个相位则被阻断。
通过不断地切换开关管的导通状态，逆变器可以将直流电转换成带有脉动的三相交流电。
三相逆变电路的工作原理就是通过整流器将三相交流电转换成脉动的直流电，然后通过逆变器将直流电转换成带有脉动的三相交流电。
整个过程中，通过控制整流器和逆变器的开关动作，可以实现对电流和电压的控制。
这种三相逆变电路广泛应用于工业领域，例如电机驱动、电网与电池能量的转换等。
总的来说，三相逆变电路的工作原理是通过整流器将三相交流电转换成直流电，再通过逆变器将直流电转换成三相交流电。
整个过程中，通过控制整流器和逆变器的开关动作，可以实现对电流和电压的控制。
这种电路在工业应用中具有重要作用，为实现能量转换和电机驱动提供了有效的解决方案。
三相桥整流电路的有源逆变工作状态电路
三相桥整流电路的有源逆变工作状态电路哎呀，今天咱们来聊聊那个有点神秘的三相桥整流电路，尤其是它的有源逆变工作状态。
这可是个极其有趣的话题哦，听起来可能有点复杂，但其实就像是给电流穿上华丽的舞衣，跳起一支优雅的舞蹈，让咱们的生活更加多姿多彩。
三相桥整流电路，顾名思义，就是把三相交流电变成直流电。
想象一下，这就像是把大海的波涛汹涌变成平静的湖面，真是神奇。
不过，真正的精彩还在后面，咱们今天要聚焦的是它的有源逆变。
你可能会问，这是什么鬼？别着急，让我慢慢给你说来。
有源逆变，听起来很高大上，其实就是把直流电再变成交流电。
咱们就像是大厨，先把食材（直流电）准备好，然后用自己的绝活（逆变）把它做成一道美味的菜（交流电）。
这可不仅仅是变个样子哦，关键是这个过程中能控制频率和幅值，简直就像是给电流加了魔法，让它在舞台上自由飞翔。
大家知道，电流是很调皮的东西，它喜欢来去自如。
三相桥整流电路的有源逆变工作状态就像是一个电流的调皮鬼老师，把它们收拾得服服帖帖。
在这个过程中，电流通过一些元器件，比如MOSFET、IGBT，变得乖巧听话。
真是“飞来飞去，绕圈圈”，可见其灵活性。
你有没有发现，现代的电子设备，像手机、电脑，都是靠这些电流在默默奉献着？没错，它们就是靠这种技术把电流变得可控，才能在各种情况下保持稳定，真是妙不可言。
说到这里，咱们还得提一下三相桥整流电路的结构。
它可不是随随便便搭建的，里面可是有八个二极管，组成了一个个小桥，像是一群可爱的小朋友在一起玩耍。
每当电流通过这些二极管，就像是小朋友们在跳绳，配合得那叫一个默契。
整流之后，电流变得平稳，就像是经过一场风暴后，天空重新放晴，给人一种舒适的感觉。
有源逆变也不是一帆风顺的，偶尔会遇到一些小麻烦。
比如说，电流的波形不够理想，或者说频率波动得厉害。
这个时候就得靠控制技术来帮忙了。
就像是个小侦探，发现了问题，立马找到解决办法，调整参数，让电流变得更加平滑。
这种调控的艺术，简直就是电流的指挥家，把它们拉得整整齐齐。
三相桥式电压型逆变电路
三相桥式电压型逆变电路电力电子技术是指应用电子技术和电力系统理论实现电力控制、调节、变换及其质量优化的研究和应用领域。
而逆变技术则是电力电子技术中的一个重要分支，其主要作用是将直流电转换为交流电。
随着科技的发展，逆变技术不断更新换代，而其中的三相桥式电压型逆变电路也越来越成为了人们关注的焦点。
一、三相桥式电压型逆变电路的工作原理三相桥式电压型逆变电路是一种将直流电压转换为交流电压的电路。
其主要是由三相桥式整流电路和三相逆变器电路组成。
在此基础上，当输出交流电压为正项时，逆变电路中S1/S4管和S3/S2管导通，S2/S3管和S4/S1管断开。
反之，当输出交流电压为负项时，逆变电路中S1/S4管和S3/S2管断开，S2/S3管和S4/S1管导通。
这样，交替进行导通和断开操作的管子，便通过交变的方式将直流电转换成了交流电。
二、三相桥式电压型逆变电路的特点1、稳定性强三相桥式电压型逆变电路采取了自动功率控制技术，控制器能够自动调节电路中的电流及电压，从而保证电路的稳定性，在不同的负载下也有着很好的工作能力。
2、效率高三相桥式电压型逆变电路在电路设计上，采用了能够减小串联电阻和电感的负荷电路设计方式，因此在高频开关转换过程中，能够减小将能量损失，提高逆变电路的效率。
3、输出波形良好三相桥式电压型逆变电路的输出波形波峰和波谷平缓，能够直接接入线性负载。
而且，它具有电流值更小、频率更高的优点，因此在高精度控制领域中应用更加广泛。
4、逆变能力强三相桥式电压型逆变电路能够同时实现三相电桥逆变，具有非常高的逆变能力。
同时，通过增加IGBT管子和更换大功率器件，还能够实现更大功率的逆变。
因此，它在电机驱动、电磁加热、UPS电源等领域具有更加广泛的应用。
三、三相桥式电压型逆变电路的应用三相桥式电压型逆变电路广泛应用于驱动有异步电机、磁悬浮轴承、磁浮列车、太阳能转换等领域。
其中，驱动异步电机是它最广泛的应用领域之一。
三相桥式电压型逆变电路可以通过相位跨过，实现电机的正转或反转，还可以根据需要实现速度调节、转矩控制等高精度控制功能。
三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计
电力电子技术课程设计报告有源逆变电路的设计姓名学号年级 20级专业电气工程及其自动化系（院）指导教师2012年 12 月 10 日课程设计任务书课程《电力电子技术》题目有源逆变电路的设计引言任务：在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。
可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。
分析两种电路的工作原理及相应的波形。
通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图要求：a. 要有设计思想及理论依据b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图c. 计算晶闸管的选择和电路参数d. 绘出整流和有源逆变电路的ud(t)、id(t)、uVT(t)的波形图e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计一．设计目的1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id及Uvt的波形，初步认识整流电路在实际中的应用。
2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。
二．设计理念及思路晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。
因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。
在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。
当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。
三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。
三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。
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第十讲 三相桥整流电路的有源逆变工作状态➢逆变和整流的区别：控制角a 不同 ▪0<a < p /2 时，电路工作在整流状态 ▪π /2< a < π 时，电路工作在逆变状态图2-46 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形➢可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题 •把α > π /2时的控制角用π- α= β 表示，β 称为逆变角•而逆变角β和控制角α的计量方向相反，其大小自β =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时波形如图2-46所示 ➢有源逆变状态时各电量的计算：U d = -2.34U 2cos β = -1.35U 2L cos β （2-105）输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即➢每个晶闸管导通2p /3，故流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流i d 的脉动）∑-=R E U I Md d dd VT I I I 577.03==从交流电源送到直流侧负载的有功功率为➢当逆变工作时，由于E M 为负值，故P d 一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。
在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为9.1.3 逆变失败与最小逆变角的限制➢逆变失败（逆变颠覆）——逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流1. 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，引起换相失败图2-47 交流侧电抗对逆变换相过程的影响➢ 换相重叠角的影响：当β >γ 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。
如果β <γ 时（从图2-47右下角的波形中可清楚地看到），该通的晶闸管（VT 2）会关断，而应关断的晶闸管（VT 1）不能关断，最终导致逆变失败。
dM d d I E I R P +=∑2d d VT I I I I 816.03222===M2. 确定最小逆变角βmin 的依据➢逆变时允许采用的最小逆变角β 应等于βmin =δ +γ+θ′ （2-109） δ :晶闸管的关断时间t q 折合的电角度，t q 大的可达200~300ms ，折算到电角度约4°~5°；γ ——换相重叠角，随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。
为对重叠角的范围有所了解，举例如下：某装置整流电压为220V ，整流电流800A ，整流变压器容量为240kV 。
A ，短路电压比U k %为5%的三相线路，其的值约15°~20°。
➢或参照整流时γ 的计算方法：•根据逆变工作时 ， 并设，上式可改写为θ′——安全裕量角。
主要针对脉冲不对称程度（一般可达5°）。
值约取为10°9.2 晶闸管直流电动机系统➢ 晶闸管直流电动机系统——晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统。
是电力拖动系统中主要的一种，也是可控整流装置的主要用途之一 ➢ 对该系统的研究包括两个方面：其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况，其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。
本节主要从第二个方面进行分析9.2.1 工作于整流状态时➢不考虑电动机的电枢电感时➢只有晶闸管导通相的变压器二次侧电压瞬时值大于反电动势时才有电流输出，此时负载电流断续，对整流电路和电动机的工作都不利，要尽量避免mU X I B d πγααsin2)cos(cos 2=+-βπα-=γβ=mU X I πγsin 21cos 2Bd -=➢在电枢回路串联一平波电抗器，保证整流电流在较大范围内连续，如图2-48图2-48 三相半波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形 ➢电动机稳态时，虽然U d 波形脉动较大，但由于电动机有较大的机械惯量，故其转速和反电动势都基本无脉动。
此时整流电压的平均值由电动机的反电动势及电路中负载平均电流I d 所引起的各种电压降所平衡。
整流电压的交流分量则全部降落在电抗器上。
由I d 引起的压降有下列四部分：变压器的电阻压降R B I d ，其中R B 为变压器的等效电阻，它包括变压器二次绕组本身的电阻以及一次绕组电阻折算到二次侧的等效电阻；晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值；电枢电阻压降I d R M ；由重叠角引起的电压降3X B I d /(2p) 。
➢此时，整流电路直流电压的平衡方程为（2-112）式中，1. 电流连续时电动机的机械特性➢ 在电机学中，已知直流电动机的反电动势为（2-113）式中，Ce 为由电动机结构决定的电动势常数；ϕ 为电动机磁场每对磁极下UI R E U d M d ∆++=∑π23BM B X R R R ++=∑nC E e M ϕ=的磁通量，单位为（Wb ）；n 为电动机的转速，单位为（r/min ）。
可根据整流电路电压平衡方程式（2-112），作出不同控制角a 时E M 与I d 的关系转速与电流的机械特性关系式为➢根据式（2-115）做出不同时n 与I d 的关系，如图2-49所示。
图中的值一般为1V 左右，所以忽略。
可见其机械特性与由直流发电机供电时的机械特性是相似的，是一组平行的直线，其斜率由于内阻不一定相同而稍有差异。
调节a 角，即可调节电动机的转速。
图2-49 三相半波电流连续时以电流表示的电动机机械特性➢ 同理，可列出三相桥式全控整流电路电动机负载时的 机械特性方程为（2-116）2. 电流断续时电动机的机械特性(图2-50）➢由于整流电压是一个脉动的直流电压，当电动机的负载减小时，平波电抗器中的电感储能减小，致使电流不再连续，此时电动机的机械特性也就呈现出非线性。
➢ 电流连续时的理想空载反电动势（ a =60°,忽略 ）： ➢实际当I d 减小至某一定值I d min 以后，电流变为断续，这个E 0’ 是不存在的，真正的理想空载点远大于此值：➢ a<=60o ，电动机的实际空载反电动势都是 ➢当a>60o 以后，空载反电动势为UI R U E d M ∆--=∑αcos 17.12ϕϕαe d e C UI R C U n ∆+-=∑cos 17.12R M + )I d C e3X B2πϕϕαe d e C UI R C U n ∆+-=∑cos 17.1222585.060cos 17.1UU E =︒='22U )3cos(22πα-U(0.585( U 2图2-50 电流断续时电动势的特性曲线➢电流断续时电动机机械特性的特点： ●电动机的理想空载转速抬高●机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化 ●随着a 的增加，进入断续区的电流值加大图2-51 考虑电流断续时不同 时反电动势的特性曲线a 1 < a 2 <a 3 <60°，a 5> a 4>60°➢由于a 愈大，变压器加给晶闸管阳极上的负电压时间愈长， 电流要维持导通，必须要求平波电抗器储存较大的磁能，而电抗器的L 为一定值的情况下，要有较大的电流I d 才行➢电流断续时电动机机械特性可由下面三个式子准确地得式中，，L 为回路总电感。
➢一般只要主电路电感足够大，可以只考虑电流连续段，完全按线性处理。
当低速轻载时，断续作用显著，可改用另一段较陡的特性来近似处理（见 图2-50），其等效电阻比实际的电阻R 要大一个数量级。
➢整流电路为三相半波时，在最小负载电流为I d min 时，为保证电流连续所需的主回路电感量为（2-120）➢对于三相桥式全控整流电路带电动机负载的系统，有➢L 中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。
前者数值都较小，有时可忽略。
I dmin 一般取电动机额定电流的5%～10%。
➢因为三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的高一倍，因而所需平波电抗器的电感量也可相应减小约一半，这也是三相桥式整流电路的一大优点。
9.2.2 工作于有源逆变状态时1. 电流连续时电动机的机械特性➢主回路电流连续时的机械特性由电压平衡方程式∑=-R I E Ud M d决定。
➢逆变时由于U d =U d0cos b ，E M 反接，得)cos (0∑+-=R I U E d d M β （2-122）ϕθϕθϕαπϕθαπϕctg ctg M ee U E ----+--++=1)6sin()6sin(cos 22ϕθϕθϕαπϕθαπϕctg ctg ee M ee C U C E n ----+--++⨯==1)6sin()6sin(cos 2'2'nU C Z U I e d θθαπαπϕπ2'22)6cos()6[cos(cos 223-++-+=RLarctgωϕ=22L R Z +=∑)(46.1min2mH I U L d =)(693.0min2mH I U L d =➢因为E M =C e n ，可求得 电动机的机械特性方程式)cos (10'∑+-=R I U C n d d eβ（2-123）α增大方向'β 增大方向'α 增大方向β 增大方向图2-52 电动机在四象限中的机械特性2. 电流断续时电动机的机械特性➢电流断续时电动机的机械特性方程可沿用整流时电流断续的机械特性表达式，只要把a =p - b 代入式（2-117）、式（2-118）和式（2-119），便可得E M 、n 与I d 的表达式，求出三相半波电路工作于逆变状态且电流断续时的机械特性，即ϕθϕθϕβπϕθβπϕctg ctg M ee U E -------+-=1)67sin()67sin(cos 22 （2-124）ϕθϕθϕβπϕθβπϕctg ctg ee Mee C U C E n -------+-⨯==1)67sin()67sin(cos 2'2'（2-125）（2-126）➢逆变电流断续时电动机的机械特性，与整流时十分相似： ●理想空载转速上翘很多，机械特性变软，且呈现非线性 ●说明逆变状态的机械特性是整流状态的延续 ●纵观控制角a 由小变大（如 p /6~ p 5/6），电动机的机械特性则逐渐的由第1象限往下移，进而到达第4象限。
逆变状态的机械特性同样还可表示在第2象限里，与它对应的整流状态的机械特性则表示在第3象限里➢应该指出，图2-52中第1、第4象限中的特性和第3、第2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。