有源逆变电路

Ud 1.17U2 cos (4.4)
逆变角为β的触发脉冲位置从α =π的时刻左移β角来确定。
4.3 三相桥式有源逆变 电路
1、工作原理
三相全控桥式整流电路用作有源逆变时，就成了三 相桥式逆变电路。 三相桥式逆变电路的工作与三相桥式整流电路一样， 要求每隔60°依次触发晶闸管，电流连续时，每个管子导 通120°，触发脉冲必须是双窄脉冲或者是宽脉冲。 直流侧电压计算公式为：
逆变时，电流Id的大小取决于E与Ud ，而E由电机的转速决定， Ud可以调节控制角改变其大小。为了防止过电流，同样应满足 E≈ Ud的条件。 在逆变工作状态下，虽然控制角α 在 2 ~ 间变化，晶闸管的阳 极电位大部分处于交流电压的负半周期，但由于有外接直流电动势E 的存在，使晶闸管仍能承受正向电压导通。
Ud E Id Ra
(4.1)
式中E为电机的反电动势，Ra为电机绕组电阻。
• 因为 Ra 阻值很小 , 其两端电压也很小，因此， Ud≈E ，此时电 流Id从电动机反电势E的正端注入，直流电机吸收功率。 • 如果在电机运动过程中使控制角 α 减小，则 Ud增大， Id瞬时 值也随之增大，电动机电磁转矩增大，所以电动机转速提高。 • 随着转速升高，E增大，Id随之减小，最后恢复到原来的数值， 此时电机稳定运行在较高转速状态。反之，如果使角增大，电动机 转速减小。所以，改变晶闸管的控制角，可以很方便地对电动机进 行无级调速。
~ 2
图4.3 三相半波有源逆变电路及其波形
2、参数计算
变流器逆变时，直流测电压计算公式与整流时一样。当电流 连续时， 有： U d
1.17U 2 cos
(4.3)
式中U2为相电压的有效值。
由于逆变时α >90°，故cos计算不大方便，于是引入逆变角β ，令α =π-β，则（4.3）改写成：
图4.5 交流侧电抗对逆变换相过程的影响
2、最小逆变角β
min的选取
（ 1 ）换相重叠角 γ 随电路形式、工作电流的大小不 同而不同，一般选取为15o~25o电角度。 （2）晶闸管关断时间tq所对应的电角度δ。一般tq 大 的可达200~300μs，折算电角度δ为4o~5o 。 （ 3 ）安全裕量角 θ 。考虑到脉冲调整时不对称、电 网波动等因素影响，还必须留有一个安全裕量角，一 般选取θ为10o 。 综上所述，最小逆变角βmin 为：
min 30 ~ 35
(4.7)
设计有源逆变电路时，必须保证 β 大于 βmin ，因此 返 ，常在触发电路中附加一保护环节，保证控制脉冲不 回 进入βmin区域内。
U d 2.34U 2 cos
或
（4.5 ）
（4.6 ）
U d 1.35U 2l cos
式中：U2为逆变电路输入相电压， U2L为逆变电路输入线电压。
4.4有源逆变最小逆变角β 限制
1、逆变失败
min的
如果逆变角β 小于换流重叠角 γ ，即 β <γ 时，从图 4.5所示的波形 中可清楚看到，换流还未结束，电路的工作状态到达uA与uB交点P，从P 点之后，uA将高于uB ，晶闸管T2承受反压而重新关断，而应该关断的T1 却承受正压而继续导通，从而造成逆变失败。 因此，为了防止逆变失败，不仅逆变角β 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内。
4.2 三相半波有源逆变 电路
1、工作原理
图4.3（a）为三相半波整流器 带电动机负载时的电路 , 并假设负 载电流连续。 当α 在 范围内变化时， 变流器输出电压的瞬时值在整个 周期内虽然有正有负或者全部为 负，但负的面积总是大于正的面 积，故输出电压的平均值 Ud 为负 值。电机E的极性具备有源逆变的 条件。 当α 在范围 2 ~ 内变化且 E＞Ud时，可以实现有源逆变。
1、有源逆变的条件：
（1）一定要有直流电动势源，Fra Baidu bibliotek极性必须与晶闸 管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平 均电压。
（2）变流器必须工作在α ＞ 2 的区域内，使Ud＜0。
2、全波整流电路工作在整流状态
当移相控制角α 在0~范围内变化时，单相全波整流电路直流 侧输出电压Ud > 0，如图2.6.1所示，电动机M作电机运行。整流器 输出功率，电机吸收功率，电流值为：
4 整流电路的有源逆变工作 状态
1、无源逆变电路：将直流电能变为交流能输出 至负载。 2、有源逆变电路：将直流电能变为交流电能输 出给交流电网。 3、有源逆变器：完成有源逆变的装置称为有源 逆变器。

4.1 有源逆变的工作原 理
动 画
图4.1单相全波整流电路的整流工作状态
图4.2单相全波整流电路的逆变工作状态
3、全波整流电路工作在逆变状态
整流电路的控制角α
必须在 2 ~ 范围内变化。此时，电流Id为：
| E | | Ud | (4.2) Ra 由于晶闸管单向导电性，Id方向仍然保持不变。如果|E|<|Ud|， 则Id=0，如果|E|>|Ud|，则Id≠0。电动势的极性改变了，而电流的方 向未变，因此，功率的传递关系便发生了变化，电动机处于发电机 状态，发出直流功率，整流电路将直流功率逆变为50Hz的交流电返 送到电网，这就是有源逆变工作状态。 Id