南京航空航天大学电力电子技术 第03章 有源逆变
第3 晶闸管有源逆变电路
图 4.10 单相全控桥电流电压波形
（a）整流 （b）逆变
39
根据上述晶闸管变流装置功率因数的定义，其 功率因数为
40
为提高晶闸管变流装置的功率因数，一般采用 下述几种方法：
１.减小装置运行时的控制角（逆变状态下则 为逆变角）
2.设置补偿电路，进行无功功率补偿 3.设置滤波器，减少谐波对装置功率因数的影 响。 4.采用两组变流装置串联运行
32
图 4.9所示为绕线式异步电动机串级调速的原 理图。电动机的三相转子线电压为 sE20，其转子 回路由二极管 V1～ V6 组成的三相桥式整流电路整 流为直流平均电压 Ud，其值为
逆变电路直流侧的平均电压 Udβ为
33
图 4.9 绕线式异步电机串级调速 34
式中 U2l表示逆变变压器次级线电压有效值， β 为逆变桥的逆变角。当电机转速稳定时，若不计 转子回路阻抗压降，则整流桥的直流电压 Ud 与逆 变侧电压 Udβ大小相等、方向相同，即有公式存在 Ud≈Udβ，因
此时，电源 E1 和 E2 均同时输出电能，输出 的电能全部消耗在电阻 R 上，如果电阻值很小， 则电路中的电流必然很大，若 R =0则形成两个电 源短路的情况。
5
三、有源逆变电路的工作原理 便于分析有源逆变电路的工作原理，现以单相
全控桥晶闸管整流电路对直流电动机供电的系统为 例加以说明。具体电路如图 4.2所示。图中，直流 电动机带动设备为卷扬机。
2
图 4.1 两个电源间能量的传送 3
图 4.1（a）表示直流电源 E1 和 E2 同极性相 连。当 E1>E2 时，回路中的电流为
在图 4.1（b）中，两个电源的极性均与图 4.1 （a）中相反，如果电源 E2> E1，则电流方向如图 ，回路中的电流 I为
电力电子技术第三章
有续流
20
单相桥式全控整流电路
（二）基本数量关系
１．直流平均电压
Ud 1
2U 2 sin td t
0 .9U 2 co s
２．直流电流平均值、有效值
I2 Id 1 2
id d t
di d dt R d id 2U 2 sin t
IT I 2 U2 Rd 1 2 1 4
(
Ud Rd
) dt
2
sin 2
2
直流电流的平均值为
I d U d / Rd 0 .4 5U 2 (1 co s ) 2 Rd
I2 Id
sin 2 2 ( )
2 (1 cos )
Ud 1 2
2U 2 sin td t (1 co s ) 1 co s 2
2U 2 2
0 .4 5U 2
Ｕｄ=f(α) α= 0 θ=π Ud = 0.45U2
α=π θ= 0 移相范围 180º Ud = 0
3
单相半波可控整流电路
２．直流电流有效值
sin 2 ( ) (1 cos )
2
单相半波
n
2
1
脉动系数=
基波最大值 直流平均值
7
单相半波可控整流电路
５．晶闸管承受的最大正、反向峰值电压均为交流电压的幅值
U TM 2U 2
ＵＴＭ用于晶闸管额定电压计算
8
单相半波可控整流电路
二、电感性负载 (一)工作原理
南航电力电子技术考纲
南航电力电子技术考纲
参考书目：
《电力电子技术(修订版)》丁道宏主编，航空工业出版社,1999年或《电力电子技术》第四版，西安交通大学，王兆安黄俊主编，机械工业出版社
详细考纲：
1、晶闸管：晶闸管的特性和主要参数。
2、可控整流和有源逆变电路
单相桥式全控和半控整流电路、三相半波、三相桥式全控整流电路以及带平衡电抗器的双反星型可控整流电路的的工作原理、特性和波形分析、参数计算；
相控电路有源逆变的条件，工作原理、特性和波形分析；逆变失败的原因和对策；
变压器漏抗对整流及逆变电路的影响（定性分析）。
相控电路（整流和有源逆变）闭环系统的组成和基本控制原理。
3、高频开关功率器件：二极管的分类和主要特性；GTR、MOSFET 和IGBT的特性。
4、DC-DC变换电路
BUCK、BOOST、反激和正激变换器拓扑的电路形式、工作原理、特性和参数设计；DC-DC变换器闭环系统的组成和PWM控制原理。
5、DA-AC变换电路及输出波形控制
半桥、全桥和推挽等逆变电路的工作原理；逆变器闭环系统的组成和控制原理；单脉冲调制和SPWM的基本原理。
6、缓冲电路：开通/关断缓冲的基本原理和典型电路（RCD和RLD）分析；无损缓冲的含义和优点。
7、驱动电路：对驱动电路的基本要求和典型电路；隔离的意义和方法。
8、磁性元件设计：铁心的几种工作状态,常用铁心材料的性能及选用。
电力电子技术第3章 有源逆变电路
第3章 有源逆变电路
28
晶闸管流过电流的平均值为
晶闸管流过电流的有效值为
(3-9)
(3-10) 其他参数的计算均可依照整流电路的计算方法进行。
第3章 有源逆变电路
29
3.4 逆变电路的应用
有源逆变最典型的实际应用之一就是绕线式异步电动机 的串级调速系统。
第3章 有源逆变电路
8
在图3-1(b)中，两个电源的极性均与图3-1(a)中相反，但 还是属于两个电源间同极性相连的形式。如果电源E2＞E1， 则电流方向如图3-2(b)中所示，回路中的电流I为
(3-2)
此时，变为电源E2输出电能，电源E1却吸收电能。
第3章 有源逆变电路
9
图3-2 (a) 提升重物；(b) 下放重物
(3-4)
第3章 有源逆变电路
13
2． 中间状态
当卷扬机将重物提升到要求高度时，自然就需在某个位
置停住，这时只要将控制角α调到等于π/2的位置，在变流器 输出电压波形中，其正、负面积相等，电压平均值Ud为零， 电动机停转(实际上采用电磁抱闸断电制动)，反电势ED也同 时为零。此时，虽然Ud为零，但仍有微小的直流电流存在， 有关波形如图3-3(b)所示。
串级调速系统的主电路如图3-6所示。
第3章 有源逆变电路
30
图3-6 串级调速系统的主电路
第3章 有源逆变电路
31
通过分析可得整流后电机转子直流回路电压平衡方程式:
(3-11)
式中，Ud— 转子相电动势整流后的直流电压；Ui— 逆变器直 流侧电压(即直流附加电动势)；Id— 转子直流回路电流；R— 转子直流回路总电阻。
电力电子应用技术第三章
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.3 有源逆变电路的应用
3.3 有源逆变电路的应用
3.3 有源逆变电路的应用
3.3 有源
电力电子技术第三章第四章部分答案(南航)
3-2． 解：20.9cos 0.9*220*cos 60990d DUd U VUd U E β=-=-=<<既满足内部条件，也满足外部条件，所以电路可以逆变。
12099211D UdE Id A R --===∑3-3已知三相桥式电路，V U L R l 230,,8.02=∞=Ω=∑，工作于逆变状态，V E D 290-=，设电流连续。
如允许?,30max min ==βA Id ，并按此选择晶闸管电流定额。
解：∑-=∴∑-=R E Ud Id R E Ud Id DD min min ,V E R Id Ud D 266)290(8.030min min -=-+⨯=+=∑βcos 35.12l U Ud -=max 2min cos 35.1βl U Ud ⨯-= max cos 23035.1266β⨯-=-︒=05.31max β-----------------------------------------(如果L=5mH, 考虑六次纹波电流的有效值为30.4A) A IdI T 32.173303===A I Tav1.22~5.1657.132.17)2~5.1(==的晶闸管选取A I Tav 30=3-5绘出三相桥式逆变电路4πβ=时，晶闸管C T +和C T -两端的电压波形，分析它们承受的正、反向最大电压各为多少？α = 45u a+c-b+a-c+b-u a+c-b+a-c+a-c+b-\T +C由图可知c T +、c T -承受的最大正、反向电压分别为26U 、2。
〔223[sin()sin(44ππ+=)3-6三相桥式全控电路，输入相电压V 100，电源变压器漏感折合到变压器副边为mH 5.1，当A Id 50=，计算换相压降。
如果不计晶闸管关断时间与安全余量，计算此时的最小逆变角min β；计算此时全控桥输出直流电压大小。
所有计算高电流连续。
解：换相压降V Id fL m Id mX Ud B B 5.22250105.150262223=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅==∆-πππππγβδμ==+∴min 0，，余量不考虑关断时间及安全()m U BId l πβsin 21cos 2min ⨯-=()808.06sin 1002105.15025013=⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=-ππ︒=1.36min βV Ud U Ud 57.2115.22808.010034.2cos 34.22-=-⨯⨯-=∆--=β4-1同步电压为锯齿波的触发电路中，控制电压、偏移电压、同步电压的作用各是什么？各采用什么电压？如果缺少其中一个电压的作用，触发电路的工作状态会怎样？答：控制电压k u 采用直流电压，大小可正可负，当偏置电压p u ，固定时，改变p u 就可以改变脉冲产生的时刻，脉冲移相，从而改变晶闸管电路整流电压的大小。
电力电子技术 第3章 晶闸管可控整流有源逆变和谐波分析
此时无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系：
S2 = P2 + Q2 功率因数是由电压和电流的相位差ϕ决定的： λ =cos ϕ
3.7.1 谐波和无功功率分析基础
¾ 非正弦电路中的情况
• 有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同
，功率因数仍由式
λ = P 定义。
S
• 公用电网中，通常电压的波形畸变很小，而电流波形的畸
3.7.1 谐波和无功功率分析基础
利用傅里叶展开可将非正弦周期量表示为一系列 不同频率的正弦量之和。变流技术中遇到的非正弦周 期量通常都满足富氏级数展开的狄氏条件。
设 f (ωt) 为非正弦周期函数， Tθ = 2π 则 f (ωt) 可以用富氏级数展开
∞
∑ f (ωt) = A0 + ( Akm cosk ωt + Bkm sink ωt) k =1 ∞ ∑ = A0 + C km sin(k ωt + ϕ k ) k =1
变的交流电是否与电网连接
¾ 无源逆变——逆变器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。（变频器）
3.6.1 逆变的概念
¾ 有源逆变——交流侧和电网连结,电路将直流电逆
变成交流电输送到电网中去。
9 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。
¾半控桥或有续流二极管的电路能否实现有源逆变？
逆变产生的条件
¾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。
2
1
电力电子技术 第三章 有源逆变概要
在三相桥式全控整流电路中，双脉冲环节的可按下图接线。六个触发 器的连接顺序是：1Y-2X、2Y-3X、3Y-4X、4Y-5X、5Y-6X、6Y-1X。
5 强触发环节
36V交流电压经整流、滤波后得到50V直流电压，经R15对C6充 电，B点电位为50V。当V8导通时，C6经脉冲变压器一次侧R16、 V8迅速放电，形成脉冲尖峰，由于有R15的电阻，且电容C6的存 储能量有限，B点电位迅速下降。当B点电位下降到14.3V时， VD15导通，B点电位被15V电源钳位在14.3V，形成脉冲平台。 C5组成加速电路，用来提高触发脉冲前沿陡度。
t1 t2 t3
O
t
=
3
=
4
=
6
三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压 波形
逆变状态的控制角为逆变角β：
输出直流电压的平均值
Ud 2.34U 2 cos 1.35U2L cos
输出直流电流的平均值.5.3 逆变失败与最小逆变角的限制
2.5 有源逆变电路
1.什么是逆变? 2.为什么要逆变?
2.5.1 逆变的概念
前面我们介绍的各种可控整流电路都工作在整流状态，是将交流电能 变换成直流电提供给负载。逆变是把直流电转变成交流电，是整流的 逆过程，是将直流电能变换成交流电回馈电网。上述的电路也可以工 作在逆变状态。
以三相全控桥式电路为例，这时电流Id仍保持与整流运行状态相同的 流动方向，但Ud改变了极性，功率由直流侧流向可控整流电路的交流 侧电网。三相可控整流电路的这种逆变模式的工作状态，只有如图所 示在直流侧存在一个稳定的能源时才是有可能的。注意，两个电源的 不能形成顺向串联。
2.5.2 三相桥式有源逆变电路
假设电感足够大，直流电流近似为一个恒定值，为直流反电势电
(完整版)电力电子技术第3章-习题答案()
3 章交流-直流变换电路课后复习题第1部分：填空题1. 电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能,在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角a的最大移相范围是_0wa w 180 。
2. 阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变_________ , 在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角a的最大移相范围是0 w a w 180 ，其承受的最大正反向电压均为—.2U2—, 续流二极管承受的最大反向电压为 _ 2U2_ （设U2为相电压有效值）。
3. 单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，a角移相范围为0 w a w180 ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_.2U2_和_、..2匕_；带阻感负载时，a角移相范围为0 w a w 90 ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为2U2和_• 2U2_ ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器（大电感）_。
4. 单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角a大于不导电角时，晶闸管的导通角二180-2 ;当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角=0 。
5. 从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。
6. 电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为_-2U2 —，随负载加重U d逐渐趋近于0.9 U2,通常设计时，应取RO 1.5〜2.5T，此时输出电压为U d~ 1.2 U2（U2为相电压有效值）。
7. 电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于_、6U2_，晶闸管控制角a的最大移相范围是0 w a w 90 ，使负载电流连续的条件为a w 30 （U2为相电压有效值）。
8. 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差—120—，当它带阻感负载时，的移相范围为0 w a w 90 。
电力电子技术第3章 直流-交流变换电路习题和答案K
一、选择题3-1、当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为（A ）逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为（B ）逆变。
A、有源B、无源C、电压型D、电流型3-2、逆变电路最基本的工作原理是把直流电变成交流电，改变两组开关的切换（D ），即可改变输出交流电的频率。
A、周期B、电流C、电压D、频率3-3、不属于换流方式的是（C ）。
A、器件换流B、电网换流C、单相换流D、负载换流3-4、要实现负载换流，负载电流的相位必须（ B ）于负载电压。
A、滞后B、超前C、相同D、三个都不对3-5、可实现有源逆变的电路为（A ）。
A、三相半波可控整流电路，B、三相桥式半控整流电路，C、单相全控桥接续流二极管电路，D、单相半控桥整流电路。
3-6、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理（A ）。
A、30º-35º，B、10º-15º，C、0º-10º，D、0º。
3-7、在有源逆变电路中，逆变角β的移相范围应选（B ）为最好。
A、β=90º~180º，B、β=35º~90º，C、β=0º~90º3-8、电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式是( C )导电方式。
A、90°B、120°C、180°D、270°3-9、PWM控制是对脉冲的（ C ）进行调制的技术。
A、长度B、高度C、宽度D、面积3-10、在调制法中，通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，其中（A ）应用最多。
A、等腰三角波B、锯齿波二、判断题3-1、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。
（╳）3-2、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。
（√）3-3、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。
（√）3-4、无源逆变电路是把直流电能逆变成交流电能，送给电网，（╳）3-5、变频器总是把直流电能变换成50Hz交流电能。
《有源逆变》课件
有源逆变的发展趋势
1
高功率
有源逆变技术将不断向更高功率领域发展，支持更大规模的能量转换和控制。
2
高频率
有源逆变将趋向高频率工作，提高效率和响应速度，满足更多应用需求。
3
智能化
有源逆变将借助智能控制和通信技术，实现更智能化的能量转换和系统管理。
有源逆变技术的突破与创新
1 新型器件
新一代有源逆变将采用更高性能、可靠性和集成度的器件，提升系统的效率和稳定性。
快速响应速度
有源逆变的响应速度非常快， 能够迅速变换输出电压和频率， 适应快速变化的负载需求。
有源逆变的缺点
1 复杂的控制系统
有源逆变需要复杂的控制系统进行调节和保护，增加了设计难度和成本。
2 对电力开关的要求高
有源逆变对选用的电力开关器件要求高，需要具备快速开关能力、低损耗等特性。
3 电磁干扰
有源逆变在工作时会产生电磁干扰，对周围设备和电网造成一定影响。
《有源逆变》PPT课件
欢迎大家来到本次关于有源逆变的PPT课件！在本课件中，我们将深入探讨有 源逆变的定义、基本结构、工作原理以及在各个领域的应用。
什么是有源逆变？
定义
有源逆变是一种将直流电能转换为交流电能的技术，通过控制电力器件的导通与关断，以实 现对输出电压、频率和波形的调节。
基本结构
有源逆变由直流电源、电力开关、滤波器和控制电路组成，其中电力开关可由晶闸管、 MOSFET等器件构成。
3 输出能力
有源逆变能够快速响应负 载需求变化，提供更强的 输出能力，而传统逆变的 输出能力受到较大限制。
有源逆变的优点
高可靠性
有源逆变采用先进的控制和保 护技术，具备较高的可靠性， 可在恶劣环境和负载条件下正 常工作。
电力电子技术-第3章 3.1.1-2其他自学-404
3.1.1 单相半波可控整流电路
T
基本数量关系
a)
u
1
u
2
首先，引入两个重要的基本概念：
VT
i
u
d
VT
u
d
R
触发延迟角：从晶闸管
u
2
b)
开始承受正向阳极电压
0
t 1
u
2
t
g
起到施加触发脉冲止的 c) 0
t
u
电角度,用表示,也称触 d
d)
发角或控制角。
0
q
t
u
VT
e)
0
t
导通角：晶闸管在一个电
• 变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相 反且波形对称，平均值为0，即直流分量为0， 不存在变压器直流磁化问题，变压器绕组利用 率高。
2-24
单相桥式全控整流电路电阻负载
数量关系
1
Ud
2U 2 sin td ( t ) 2
2U 2 1 cos 2
1 cos 0.9U 2 2
（3-9）
O i2
流工作状态 rectification mode
O u VT 1,4
O
t
Id Id
Id Id
t Id
t
t t t
t
电压电流反方向，输出功率为负，称为逆变工作 状态 inversion mode
输出电压、电流都 是非正弦的。
u2
b)
0 t1
ug
c) 0
ud
+
d) 0 id
e)
0
q
uVT
f) 0
2
t
t +
电力电子技术报告(3),实验三 单相桥式有源逆变电路实验
实验三单相桥式有源逆变电路实验（未做）一．实验目的1．加深理解单相桥式有源逆变的工作原理，掌握有源逆变条件。
2．了解产生逆变颠覆现象的原因。
二．实验线路及原理NMCL—33的整流二极管VD1～VD6组成三相不控整流桥作为逆变桥的直流电源，逆变变压器采用NMCL—35组式变压器，回路中接入电感L及限流电阻Rd。
具体线路参见图3-1。
三．实验设备及仪表1．MEL—002组件2．NMCL—33组件3．NMCL—05E组件4．NMEL—03组件5．NMCL—331组件6．NMCL—31A组件7．双踪示波器（自备）8．万用表（自备）四．实验方法1．将NMCL—05E面板左上角的同步电压输入接MCL—002的U、V输出端，触发电路选择锯齿波。
2．有源逆变实验有源逆变实验的主电路如图3-1，控制回路的接线可参考单相桥式全控整流电路实验（图2-1）。
图3-1单相桥式有源逆变电路实验（a）将限流电阻R D调整至最大（约450Ω），先断开NMCL-05E和NMCL-33的连接线，参考图2-1，连接控制回路。
合上主电源，用示波器观察锯齿波的“1”孔和“6”孔，调节偏移电位器RP2，使U ct=0时，β=10°，然后调节U ct，使β在30°附近。
（b）按图1-4连接主回路。
合上主电源。
用示波器观察逆变电路输出电压U d=f（t），晶闸管的端电压U VT=f（t）波形，并记录U d和交流输入电压U2的数值。
（c）采用同样方法，绘出β在分别等于54°时，U d、U VT波形。
3．逆变颠覆的观察当β=30°时，继续减小U ct，此时可观察到逆变输出突然变为一个正弦波，表明逆变颠覆。
当关断NMCL—05E面板的电源开关，使脉冲消失，此时，也将产生逆变颠覆。
五．实验结果分析1．画出β=30°、54°时，U d、U VT的波形。
2．分析逆变颠覆的原因，逆变颠覆后会产生什么后果？。
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18
3
逆变角概念
逆变状态输出电压平均值可写成
Ud = −Ud0Cosβ
当β=0时，输出电压Ud达到负最大值
19
SCR的电压波形
晶闸管承受最大电压；UTMAX=线电压峰值
20
对触发电路的要求
不同的工作状态对触发脉冲电路的不同要求 以α＝60º整流触发与β＝60º逆变触发为例
Ud0=0.9U2（单相桥） Ud0=1.17U2(三相半波) Ud0=2.34U2(三相桥式)
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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
逆变角的参考点在负半周自然换相点处，此 时输出负压最大（ β＝ 0）
逆变角的计量方向是向左，即以与控制角α 计量相反的方向计量逆变角 β大小
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 供给三个晶闸管 如 ωt1时，应从a相换相到b相，此时b相电 压最高，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 由于ωt2后,Uc>Ub再要像整流状态那样将触 发脉冲同时供给三个晶闸管是不行的
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三相桥式逆变电路参数计算
直流电流平均值为
Id = Ud − Ed R∑
R ∑ = RB + RD
式中：RB ——变压器次级绕组电阻
RD ——电路直流侧包括电机电枢 电阻在内的总电阻
输出电压 U d 和电机电势 ED 极性和整流时相反
式（3-5）中 U d和 ED均为负值
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三相桥式逆变电路参数计算
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三相桥式逆变电路参数计算
变压器次级线电流每周期内流通时间为4π/3,是 晶闸管的两倍，电流有效值为：
I 2 = 2IT = 2 I 3
三相电源的视在功率
(3-9)
S = 3U2I2=
3×
U
2l
3
I2=
3 3 U 2l
2 3
I
=
2U2l I
功率因数仍为
cosϕ = Pd S
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β＝0时开关延时影响
由于a相电压已经变得小于c相电压，晶闸管将 不可能导通，c相电压将继续输出直到形成与 的顺极性串联而短路
为了避免这种情况，所以应当提前换相，即β 角应留有余量
余量多大？
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β＝0换相重叠角影响
实际变压器都有漏抗，漏抗的存在将使换 相不可能瞬间完成
如a相电流由Id逐渐下降到零，b相电流逐渐 上升到Id，这个过程以重叠角γ表示
有源逆变（3）
逆变失败与控制角的限制
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逆变颠覆概念
在整流电路中，如触发不可靠造成丢失脉 冲，可能导致某相无电压输出或全无输出
在逆变电路中，如触发不可靠，造成换相 失败，形成交流与直流两电源的顺极性串 联，造成短路 －－称之“逆变颠覆”
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（工作详细分析）
α=150º为例分析波形及工作过程 ωt1:触发Ta导通（Ua>Uc）ud=ua，ud<ED ,L储能 ωt2后:ED<ud(ua),但电抗器的感应电动势维持
原有电流，L释放能量 ωt3:触发Tb导通（Ub>Ua），ud=ub循环开关周
期 ωt1时ω刻t2时ω刻t3时刻
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2
逆变工作输出电压
逆变工作输出电压
如电感L足够大，则每个闸管导电120º 输出电压 ：
输出电压与控制角关系
是 一 条 余 弦 曲 线 ， 波 形同整流
∫ Ud
=
3 2π
5π +α 6 π +α 6
2U2Sin(ωt) d (ωt)
对 于 其 它 形 式 电 路 ， 它们的输出电压与控制 角关系是一致
晶闸管的有效值电流IT和平均值ITav分别为：
2π
∫ IT =
1
3
I 2d (ω t ) =
I
(3-7)
2π 0
3
I Tav
=I 3
(3-8)
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三相桥式逆变电路参数计算
交流电源送到直流侧的有功功率
Pd = R ∑ I 2 + EDId
逆变时，ED为负值， Pd 则一般也为负值， 表示功率从直流电源送到交流电源
β＝0换相重叠角影响
如果仍在β＝0换相，换相重叠角会使实际 换相时刻超过β＝0的点，而造成顺极性串 联而短路
为了避免这种情况，同样也必须提前换 相，即β角应留有余量。
余量多大？
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逆变角裕量
如若逆变角裕量不够，如β<γ时，则到达 β＝0时换相尚未完成，过了β＝0时，换 相失败，又将发生电源顺极性串联现象
第一节 电流的流转
两个直流电源和相连的电路如图3-1所示。
两个电源间的电能流转：
1. E1>E2： 电源E1发出功率,E2接受的功
率，电阻消耗功率
I = E1− E2 R
电源E1发出的功率为 P1 = E1I 电源E2接受的功率为 P2 = E2I
电阻消耗的功率
PR =(E1−E2)I = I2R
所以逆变角必须留出足够多的裕量（考虑 开关延时、换相重叠角等影响），保证在 β＝0时换相确实结束
最小逆变角βmin
逆变时允许采用的最小逆变角： βmin =γ+δ+μ
γ--- 换相重叠角，算法与整流时相同 δ--- SCR关断时间折合成的电角度 μ--- 安全裕度角，可取10度
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丢失触发脉冲时的工作波形
在ωt1时应有触发脉冲触发晶闸管使b相导 通，设此时触发脉冲丢失
在ωt1时刻，a相晶闸管将继续导通，直到 输出电压正半周期时，形成与电势的顺极 性串联，造成短路
ωt1
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触发脉冲延时的工作波形
在ωt1时本应有b相触发信号，由于触发电 路故障，结果到ωt2时才触发晶闸管
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有源逆变（1）
三相半波逆变器
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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）
在ωt2时刻，b相的晶闸管将承受反压而不 能导通，晶闸管Ta将继续导通
a相继续输出直到出现正半波时，形成与电 势顺极性串联的短路
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某相故障时的工作波形
此外，如果某相晶闸管发生故障，交流电 源发生异常等均可造成逆变失败。
在此时刻b 相故障
β＝0时开关时刻
当β＝0时的逆变状态，电路输出电压为相 电压负半周的包络线
三相半波逆变输出电压 Ud =1.17U2cosα 逆变角β ：逆变控制角β＝π－α 逆变角的参考点在负半周自然换相点处，其
计量方向是向左
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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 逆变条件？
功率流向？
两个电源间的电能流转
2. 两电源均反向，且E2>E1 电流方向不变, 功率反送：
I = E2 − E1
电源E2发出功率,E1接受的功
R
率，电阻消耗功率
功率流向？
电源E1接受的功率为 P1 = E1I
电源E2发出的功率为 P2 = E2I
电阻消耗的功率
PR =(E2−E1)I = I2R
电流从电源正极性端流出者为发出功率，从 正极性端流入者为吸收功率
两电源反极性相连时则形成短路，工作中应 严防发生
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三相半波逆变电路
三相半波：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
L R
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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
两个电源间的电能流转
3.两个电源反极性相连情况：
I = E1 + E2
两个电源输出功率,电阻消耗功率
R
电源都输出功率：
P2 = E2I
功率流向？
P1 = E1I
电阻上消耗功率 PR =(E1+E2)I
若R很小，则电流很大，两个电源短路，不希 望出现这种情况
1
结论
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
顺序为 T+a T-c T+b T-a T+c T-b 如有特定的逆变角，将相位向左移相即可
-a→-b -b→-c -c→-a -b -> -c
+c→+a +a+-a>→+b+b +b→+c