有源逆变原理介绍
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❖ • 电流id从Ed正极流出经晶闸管T-b 流入b相，再由a
结论
❖ 1．两个电源同极性相连，电流总是从电势高的电 源流向电势低的电源。电流大小决定于两电势之差 和回路电阻。如果回路电阻很小，虽然两电势之差 不大．也可产生足够大的电流，使两电源间交换很 大的功率。
❖ 2．电流从电源正极性端流出者为发出功串，从正 极性端流人者为吸收功率。
❖ 3．两电源反极性相连时则形成短路，工作中应严 防发生。
功率反送：电源E2发出功率,E1接受的功率，电阻 消耗功率。 ❖ 电源E1接受的功率为P1=E1i ❖ 电源E2发出的功率为P1=E1i ❖ 电阻消耗的功率 Pr (E2 E1)I I 2R
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转： ❖ 3. 两个电源反极性相连情况：
两个电源均输出功率,电阻消耗功率 电源都输出功率：P2=E2I;P1=E1i 电阻上消耗功率: Pr (E2 E1)I I 2R
中间状态
❖ 二.中间状态(α=90º) ❖ Ud=0, ED=0，n=0, id=0(R=0理想
状态) ❖ 电机停转。 ❖ 实际上电感有损耗，故此时id ud均
间断，Ud, ED很小。故电机处于缓
慢爬行状态。
逆变状态
❖ 三.逆变工作状态(90º<α<180º) ❖ Ud<0, 若ED>0，则处于短路状态。 ❖ 要实现逆变工作应满足： ❖ 1。Ud<0(即90º<α<180º)—内部条
件 ❖ 2。ED>Ud，同时Ed反极性-----外部
条件。
逆变工作模态分析
❖ α=150º为例分析波形及工作过程。设稳 态时已存在ED
❖ ωt1: 触发Ta导通，ud=ua ❖ L储能（id增大） ❖ ωt2后ED<ud(ua), ❖ L释放能量（id减小） ❖ ωt3: 触发Tb导通，ud=ub
第二节三相半波逆变电路
❖ 三相半波为例：忽略漏 感，假设平波电抗器足 够大。
❖ 直流电机看作一理想电 压源，其电枢电阻和电 感分别归算到主回路的 R和L中
整流状态
❖ 一.整流工作状态(0<α<90º) ❖ Ud>0, Ud>ED, ❖ Id=(Ud-ED)/R ❖ 电机吸收功率，电动机运行。 ❖ 整流电路输出电能 ❖ α 增大Ud减小转速下降。
❖ Ed决定于电机转速 ❖ Ud可调节控制角α改变其大小。 ❖ 为了防止过大电流，可以调节α ❖ 通过控制来控制电流大小Ud 。
逆变工作小结
❖ L足够大时， 每个SCR导通 120º
❖ Ud =1.17U2cos α ❖ Id=(ED-Ud)/R， ❖ 控制α角可以调节Id大小 ❖ 极性改变方法： ❖ 1.改变转速方向 ❖ 2.改变Ij方向
管是不行的
第三节三相桥式逆变电路
❖ 逆变工作的内部条件和外部条件 ❖ 三相桥式整流电路，如果工作时满足实现有
源逆变的两个条件，就成为三相桥式逆变电 路
三相桥式电路的工作方式
❖ 对于整流电路 ❖ 晶闸管必须成对导通 ❖ 每个晶闸管导通120º ❖ 每隔60º电路换流一次 ❖ 导通顺序：T+a→ T-c →
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转：两个电源间的电能流转： ❖ 1. E1>E>E2 ： ❖ 电源电源E1发出功率E2接受的功率 ❖ E1发出功率:P1=E1i ❖ E2接受的功率: P2=E2i
❖ 电阻消耗的功率: pr (E1 E2 )I I 2R
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转： ❖ 2. 两电源极性均反向，且E2>E1电流方向不变, 但
逆变工作小结
❖ 对于不可能有负压输出的电路,不可能实现有 源逆变。
❖ 如:桥式半控电路， 有续流二极管的电路。 ❖ Ud = Ud0 cos α， ❖ Ud0=0.9U2（单相桥） ❖ Ud0=1.17U2(三相半波, ❖ Ud0=2.34U2( 三相桥式)
逆变角概念
❖ 逆变角：为了分析和计算方便，通常把逆变 工作时的控制角用β表示，称“逆变角”。－ 规定β＝π－α
逆变工作输出电压
❖ 三相半波电路，如电感L足够大而使电流id波 ❖ 形连续，则每个晶闸管导电120º，故从输出
电压Ud波形不难求出直流输出电压：
逆变工作输出电压
❖ 是一条余弦曲线，波 形同整流
❖ 对于其它形式电路， 它们的输出电压与控 制角关系是一致的
❖ 只是具体的Udo与 U2的比值不一致
逆变工作输出电流
❖ 全逆变时晶闸管也在自然换相点换相，此时 输出负压最大，然后向左，即以与控制角α计 量相反的方向计量逆变角β大小。
❖ α在π/2 ~ π之间变化，对应β在π/2 ~ 0 之间 变化
四. SCR的电压波形
六. 对触发电路的要求
❖ • 以α＝60º的整流触发与β＝60º的逆变触发 为例
❖ • 不同的工作状态对触发脉冲电路的不同要求。
第三章 有源逆 变
逆变的概念
❖ 将直流电转换成交流电，这种对应于整流的 逆向过程，称逆变
❖ 有源逆变则指的是将直流电转换成交流电后， 再将它反送回交流电网。
❖ 有源逆变应用广泛，它是研究直流可逆调速 系统的基础，电力机车：电动机状态（正常 运行），发电机状态（制动，下坡）
第一节 电流的流转
❖ 两个直流电源和相连的电路
T+b→ T-a → T+c→T-b ❖ 对于逆变电路器件工作方式
不变！
三相桥式电路的工作模态分析
❖ 设晶闸管T+c和T-b已经导通 ❖ 当β＝π/3时，ωt1时刻触发晶闸管T+a ❖ 此时a相电压高于c相，T+a导通 ❖ T+c承受反压而关断，直流侧输出uab
三相桥式电路的工作模态分析
❖ 在ωt1时刻后，直流侧输出uab小于 零
整流电路对触发电路的要求
❖ •对于整流状态，一套触发脉冲电路可以同时供给多个晶闸管 ❖ •如ωt1时，应从a相换相到b相，此时b相电压高，可以保证顺利换相。 ❖ •现在a相、c相电压均低，与之相联的晶闸管虽被供给触发脉冲，但不会
导通。
Biblioteka Baidu
逆变电路对触发电路的要求
❖ • 对于逆变工作状态，则只能依次触发晶闸管Ta, Tb, Tc ❖ • 如ωt2 时，由a相换流到b相，此时只能触发Tb ❖ •因为现在Ub=Uc ，再要像整流状态那样将触发脉冲同时供给三个晶闸
结论
❖ 1．两个电源同极性相连，电流总是从电势高的电 源流向电势低的电源。电流大小决定于两电势之差 和回路电阻。如果回路电阻很小，虽然两电势之差 不大．也可产生足够大的电流，使两电源间交换很 大的功率。
❖ 2．电流从电源正极性端流出者为发出功串，从正 极性端流人者为吸收功率。
❖ 3．两电源反极性相连时则形成短路，工作中应严 防发生。
功率反送：电源E2发出功率,E1接受的功率，电阻 消耗功率。 ❖ 电源E1接受的功率为P1=E1i ❖ 电源E2发出的功率为P1=E1i ❖ 电阻消耗的功率 Pr (E2 E1)I I 2R
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转： ❖ 3. 两个电源反极性相连情况：
两个电源均输出功率,电阻消耗功率 电源都输出功率：P2=E2I;P1=E1i 电阻上消耗功率: Pr (E2 E1)I I 2R
中间状态
❖ 二.中间状态(α=90º) ❖ Ud=0, ED=0，n=0, id=0(R=0理想
状态) ❖ 电机停转。 ❖ 实际上电感有损耗，故此时id ud均
间断，Ud, ED很小。故电机处于缓
慢爬行状态。
逆变状态
❖ 三.逆变工作状态(90º<α<180º) ❖ Ud<0, 若ED>0，则处于短路状态。 ❖ 要实现逆变工作应满足： ❖ 1。Ud<0(即90º<α<180º)—内部条
件 ❖ 2。ED>Ud，同时Ed反极性-----外部
条件。
逆变工作模态分析
❖ α=150º为例分析波形及工作过程。设稳 态时已存在ED
❖ ωt1: 触发Ta导通，ud=ua ❖ L储能（id增大） ❖ ωt2后ED<ud(ua), ❖ L释放能量（id减小） ❖ ωt3: 触发Tb导通，ud=ub
第二节三相半波逆变电路
❖ 三相半波为例：忽略漏 感，假设平波电抗器足 够大。
❖ 直流电机看作一理想电 压源，其电枢电阻和电 感分别归算到主回路的 R和L中
整流状态
❖ 一.整流工作状态(0<α<90º) ❖ Ud>0, Ud>ED, ❖ Id=(Ud-ED)/R ❖ 电机吸收功率，电动机运行。 ❖ 整流电路输出电能 ❖ α 增大Ud减小转速下降。
❖ Ed决定于电机转速 ❖ Ud可调节控制角α改变其大小。 ❖ 为了防止过大电流，可以调节α ❖ 通过控制来控制电流大小Ud 。
逆变工作小结
❖ L足够大时， 每个SCR导通 120º
❖ Ud =1.17U2cos α ❖ Id=(ED-Ud)/R， ❖ 控制α角可以调节Id大小 ❖ 极性改变方法： ❖ 1.改变转速方向 ❖ 2.改变Ij方向
管是不行的
第三节三相桥式逆变电路
❖ 逆变工作的内部条件和外部条件 ❖ 三相桥式整流电路，如果工作时满足实现有
源逆变的两个条件，就成为三相桥式逆变电 路
三相桥式电路的工作方式
❖ 对于整流电路 ❖ 晶闸管必须成对导通 ❖ 每个晶闸管导通120º ❖ 每隔60º电路换流一次 ❖ 导通顺序：T+a→ T-c →
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转：两个电源间的电能流转： ❖ 1. E1>E>E2 ： ❖ 电源电源E1发出功率E2接受的功率 ❖ E1发出功率:P1=E1i ❖ E2接受的功率: P2=E2i
❖ 电阻消耗的功率: pr (E1 E2 )I I 2R
第一节 电能的流转
❖ 两个电源间的电能流转： ❖ 2. 两电源极性均反向，且E2>E1电流方向不变, 但
逆变工作小结
❖ 对于不可能有负压输出的电路,不可能实现有 源逆变。
❖ 如:桥式半控电路， 有续流二极管的电路。 ❖ Ud = Ud0 cos α， ❖ Ud0=0.9U2（单相桥） ❖ Ud0=1.17U2(三相半波, ❖ Ud0=2.34U2( 三相桥式)
逆变角概念
❖ 逆变角：为了分析和计算方便，通常把逆变 工作时的控制角用β表示，称“逆变角”。－ 规定β＝π－α
逆变工作输出电压
❖ 三相半波电路，如电感L足够大而使电流id波 ❖ 形连续，则每个晶闸管导电120º，故从输出
电压Ud波形不难求出直流输出电压：
逆变工作输出电压
❖ 是一条余弦曲线，波 形同整流
❖ 对于其它形式电路， 它们的输出电压与控 制角关系是一致的
❖ 只是具体的Udo与 U2的比值不一致
逆变工作输出电流
❖ 全逆变时晶闸管也在自然换相点换相，此时 输出负压最大，然后向左，即以与控制角α计 量相反的方向计量逆变角β大小。
❖ α在π/2 ~ π之间变化，对应β在π/2 ~ 0 之间 变化
四. SCR的电压波形
六. 对触发电路的要求
❖ • 以α＝60º的整流触发与β＝60º的逆变触发 为例
❖ • 不同的工作状态对触发脉冲电路的不同要求。
第三章 有源逆 变
逆变的概念
❖ 将直流电转换成交流电，这种对应于整流的 逆向过程，称逆变
❖ 有源逆变则指的是将直流电转换成交流电后， 再将它反送回交流电网。
❖ 有源逆变应用广泛，它是研究直流可逆调速 系统的基础，电力机车：电动机状态（正常 运行），发电机状态（制动，下坡）
第一节 电流的流转
❖ 两个直流电源和相连的电路
T+b→ T-a → T+c→T-b ❖ 对于逆变电路器件工作方式
不变！
三相桥式电路的工作模态分析
❖ 设晶闸管T+c和T-b已经导通 ❖ 当β＝π/3时，ωt1时刻触发晶闸管T+a ❖ 此时a相电压高于c相，T+a导通 ❖ T+c承受反压而关断，直流侧输出uab
三相桥式电路的工作模态分析
❖ 在ωt1时刻后，直流侧输出uab小于 零
整流电路对触发电路的要求
❖ •对于整流状态，一套触发脉冲电路可以同时供给多个晶闸管 ❖ •如ωt1时，应从a相换相到b相，此时b相电压高，可以保证顺利换相。 ❖ •现在a相、c相电压均低，与之相联的晶闸管虽被供给触发脉冲，但不会
导通。
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逆变电路对触发电路的要求
❖ • 对于逆变工作状态，则只能依次触发晶闸管Ta, Tb, Tc ❖ • 如ωt2 时，由a相换流到b相，此时只能触发Tb ❖ •因为现在Ub=Uc ，再要像整流状态那样将触发脉冲同时供给三个晶闸