第四章：有源逆变介绍PPT课件
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部条件）
半控桥或输出端有续流二极管的电路，因其
整流电压ud不能出现负值，故不能实现有源逆
变。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。
2021/3/31
北京交通大学电气工程学院
4-6
有源逆变
4、改变电枢电势 E 极性的方法
（1）某些机械能随着工况的不同自动改变E 的 极性（如直流卷扬机）。
（2）改变励磁电流方向。 （3）反接电枢回路。
4-14
3、三相半波电路逆变电压的计算 ➢变流器直流侧电压计算
有源逆变
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
北京交通大学电气工程学院
4-12
有源逆变 2、变流器工作于逆变状态（ 2 ）
电动机工作于发电状态，由于Id方向不能改变， 因而要求：Ud 0 （反极性） , E 0 （反极性）
Ud E
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有源逆变
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有源逆变
5、逆变角 ☆ ➢为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆 变角 （或称引前触发角）表示相控角度。 ➢规定： 角计算的起始点为控制角 = 处， 计算方法为：自 = （ = 0 ）的起始点 向左方计量。 ➢ 、 的关系： = － 或 ＋ =
2021/3/31
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4-2
本章内容
有源逆变
4.1 有源逆变电路的工作原理（概念） 4.2 三相有源逆变电路 4.3 有源逆变的应用 4.4 变流电路的功率因数及改善方法
2021/3/31
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4-3
有源逆变
4 . 1 有源逆变电路的工作原理
一、有源逆变的概念
2021/3/31
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4-1
有源逆变
❖无源逆变电路——变流电路的交流侧不与电 网连接，而直接接到负载，将直流电逆变成 固定频率或可调频率的交流电供给负载。 （将在第6章介绍）
➢ 对于全控整流电路，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 件发生改变。既可工作在整流状态又可工作在 逆变状态的电路又称为变流电路。
流电路的计算原则进行 。
且Ud E
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4-10
3、单相桥式电路逆变电压的计算 ➢变流器直流侧电压计算公式
有源逆变
Ud 0.9U2cos
0.9U2 cos
➢考虑换相重叠角
Ud
0.9U2
cos
2xB
Id
cos( ) cos 2xB Id
2U 2
• 其它的电量，如负载电流平均值、晶闸管电流
有源逆变
第 4 章 有源逆变与相 控变流器特性
2021/3/31
4-0
概述
有源逆变
• 什么是逆变？为什么要逆变？
➢ 逆变（invertion）——把直流电转变成交流 电，整流的逆过程。
❖实例：电力机车再生制动行驶，机车的动能 转变为电能，反送到交流电网中去。
➢ 逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。 ❖有源逆变电路——逆变电路的交流侧和电网 连接，将直流电逆变成与电网同频率的交流 电反送到电网。（本章介绍）
1、直流发电机—电动机系统电能的流转
➢电➢电功➢功图流率率a图图反。。bMc向由电回两，于动馈电从R运制动M一转动势流般，状顺向都E态向GG很，。>串小EM故联M，作，M，实发电输向际电流出电上运I电阻d形从转功R成G供，率流短电此，向路，时GM。G则，，和吸EMMM收>吸均E电收G输功，出
率，M轴上输入的机械能转变为电能反送给G。
t
电
Ud<EM
动
Id
机
t
输
a)单相全波电路的整流和逆变b)
出
图2-45
电
图图a bMU电d可动M通运回过行馈，改制全变动波，电来路 因进工晶行作闸调在管节整单，流向状逆导态变，电状，态在I时d0方～U向d为π不/负2之变值功，，欲
间改，逆U变d为变电正时能值的，在并输且送πU/d方2>E向M～，，π才之只能间能输。出改I变d。EM、 Ud的极性，率即Ud
iVT1
u20VT2
2 iVT2
ud
id R
电能
+
M EM -
ud u10
u20
u10
Ud>EM
O
t
id
id=iVT1+iVT2
iVT1
iVT2
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O
t
0
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-
2
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M EM +
ud
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u20
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O
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iVT1
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Id
Id
Id
G
M
EG R∑ EM
G
M
EG R∑ EM
EG
G
M
R∑ EM
a)
b)
c)
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有源逆变 2、变流电路 —电动机系统电能的流转
➢ 用单相全波电路代替上述发电机 电动 电机功输率交入入流电电功网率输
1
VT1
L
1
VT1
L
交流 电网 输出 电功
率
0 u10
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二、单相桥式有源逆变电路
有源逆变
1、变流器工作于整流状态（ 0 2 ）
Ud 0 , E 0，Ud E，M工作于电动状 态
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有源逆变 2、变流器工作于逆变状态（ 2 ）
电动机工作于发电状态，由于Id方向不能改变， 因而要求：E 0 （反极性），Ud 0 （反极性）
Baidu Nhomakorabea
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 。
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4. 2 三相有源逆变电路
有源逆变
一、 三相半波有源逆变电路
1、变流器工作于整流状态（ 0 2 ）
Ud 0 , E 0， Ud E， M工作于电动 状态
2021/3/31
2021/应3/31为负值，且|EM北| 京>交|U通大d |学。电气工程学院
4-5
3、实现有源逆变的条件☆
有源逆变
➢ 从上述分析中，可以归纳出要实现有源逆变， 必须满足下列条件：
（1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一
致，其值大于变流器直流侧平均电压。（外 部条件）
（2）晶闸管的控制角 >π/2，使Ud为负值。（内
半控桥或输出端有续流二极管的电路，因其
整流电压ud不能出现负值，故不能实现有源逆
变。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。
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有源逆变
4、改变电枢电势 E 极性的方法
（1）某些机械能随着工况的不同自动改变E 的 极性（如直流卷扬机）。
（2）改变励磁电流方向。 （3）反接电枢回路。
4-14
3、三相半波电路逆变电压的计算 ➢变流器直流侧电压计算
有源逆变
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
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有源逆变 2、变流器工作于逆变状态（ 2 ）
电动机工作于发电状态，由于Id方向不能改变， 因而要求：Ud 0 （反极性） , E 0 （反极性）
Ud E
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有源逆变
5、逆变角 ☆ ➢为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆 变角 （或称引前触发角）表示相控角度。 ➢规定： 角计算的起始点为控制角 = 处， 计算方法为：自 = （ = 0 ）的起始点 向左方计量。 ➢ 、 的关系： = － 或 ＋ =
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本章内容
有源逆变
4.1 有源逆变电路的工作原理（概念） 4.2 三相有源逆变电路 4.3 有源逆变的应用 4.4 变流电路的功率因数及改善方法
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有源逆变
4 . 1 有源逆变电路的工作原理
一、有源逆变的概念
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有源逆变
❖无源逆变电路——变流电路的交流侧不与电 网连接，而直接接到负载，将直流电逆变成 固定频率或可调频率的交流电供给负载。 （将在第6章介绍）
➢ 对于全控整流电路，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 件发生改变。既可工作在整流状态又可工作在 逆变状态的电路又称为变流电路。
流电路的计算原则进行 。
且Ud E
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3、单相桥式电路逆变电压的计算 ➢变流器直流侧电压计算公式
有源逆变
Ud 0.9U2cos
0.9U2 cos
➢考虑换相重叠角
Ud
0.9U2
cos
2xB
Id
cos( ) cos 2xB Id
2U 2
• 其它的电量，如负载电流平均值、晶闸管电流
有源逆变
第 4 章 有源逆变与相 控变流器特性
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4-0
概述
有源逆变
• 什么是逆变？为什么要逆变？
➢ 逆变（invertion）——把直流电转变成交流 电，整流的逆过程。
❖实例：电力机车再生制动行驶，机车的动能 转变为电能，反送到交流电网中去。
➢ 逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。 ❖有源逆变电路——逆变电路的交流侧和电网 连接，将直流电逆变成与电网同频率的交流 电反送到电网。（本章介绍）
1、直流发电机—电动机系统电能的流转
➢电➢电功➢功图流率率a图图反。。bMc向由电回两，于动馈电从R运制动M一转动势流般，状顺向都E态向GG很，。>串小EM故联M，作，M，实发电输向际电流出电上运I电阻d形从转功R成G供，率流短电此，向路，时GM。G则，，和吸EMMM收>吸均E电收G输功，出
率，M轴上输入的机械能转变为电能反送给G。
t
电
Ud<EM
动
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输
a)单相全波电路的整流和逆变b)
出
图2-45
电
图图a bMU电d可动M通运回过行馈，改制全变动波，电来路 因进工晶行作闸调在管节整单，流向状逆导态变，电状，态在I时d0方～U向d为π不/负2之变值功，，欲
间改，逆U变d为变电正时能值的，在并输且送πU/d方2>E向M～，，π才之只能间能输。出改I变d。EM、 Ud的极性，率即Ud
iVT1
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2 iVT2
ud
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电能
+
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ud u10
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O
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2
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G
M
EG R∑ EM
G
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a)
b)
c)
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有源逆变 2、变流电路 —电动机系统电能的流转
➢ 用单相全波电路代替上述发电机 电动 电机功输率交入入流电电功网率输
1
VT1
L
1
VT1
L
交流 电网 输出 电功
率
0 u10
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二、单相桥式有源逆变电路
有源逆变
1、变流器工作于整流状态（ 0 2 ）
Ud 0 , E 0，Ud E，M工作于电动状 态
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4-9
有源逆变 2、变流器工作于逆变状态（ 2 ）
电动机工作于发电状态，由于Id方向不能改变， 因而要求：E 0 （反极性），Ud 0 （反极性）
Baidu Nhomakorabea
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 。
2021/3/31
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4-11
4. 2 三相有源逆变电路
有源逆变
一、 三相半波有源逆变电路
1、变流器工作于整流状态（ 0 2 ）
Ud 0 , E 0， Ud E， M工作于电动 状态
2021/3/31
2021/应3/31为负值，且|EM北| 京>交|U通大d |学。电气工程学院
4-5
3、实现有源逆变的条件☆
有源逆变
➢ 从上述分析中，可以归纳出要实现有源逆变， 必须满足下列条件：
（1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一
致，其值大于变流器直流侧平均电压。（外 部条件）
（2）晶闸管的控制角 >π/2，使Ud为负值。（内