有源逆变电路
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a 5-7
2.7.2三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 < /2 时，电路工作在整流状态。 /2< a < 时，电路工作在逆变状态。
a 5-8
➢逆变角b
把a > /2时的控制角用- a = b表示，b 称为
逆变角。
逆变角b和控制角a的计量方向相反，其大小自 b =0的起始点向左方计量。
能承受反压而关断。
u d
u
u
a
b
u c
u
u
a
b
O
p
wt
i di
VT2 O
a i VT 3
b g b >g
i VT1
i VT2
i VT3Fra Baidu bibliotek
b g b <g
wt
如果b <g 时（从右下角的波形中可清楚地看到），该通
的晶闸管（VT2）会关断，而应关断的晶闸管（VT1)不 能关断，最终导致逆变失败。
a
5-20
a 5-9
逆变状态的晶闸管导通角是： 单相电路：180 三相逆变电路：120
逆变电路的数量关系： 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
a 5-10
u2 ua
ub
uc
ua
ub
uc
ua
ub
uc
ua ub
O
wt
b
=
3
b
=
4
b
=
6
ud uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba uca ucbuab uac ubc
2) 最小逆变角bmin的限制 ➢逆变时允许采用的最小逆变角b 应等于
bmin=d +g+q′
d ——晶闸管的关断时间tq折合的电角度
tq大的可达200~300ms，折算到电角度约4~5。
g —— 换相重叠角
随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。
q′——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。
a 5-23
2.8.1工作于整流状态时
反电动势负载： 电流连续工作状态 ud
ua
电流断续工作状态
O
a
ub
uc ud
idR
通常在电枢回路
串联一平波电抗 id ic ia
ib
ic
器，保证整流电
流在较大范围内 O 连续，如图2-48。
a
UEd
wt
wt
5-24
2.7 整流电路的有源逆变工作状态
2.7.1 逆变的概念 2.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态 2.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
a 5-1
2.7.1 逆变的概念
1) 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。 逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。
O
wt
a)
u d
u 10
u 20
u 10
O
ia d
i VT 2 O
i VT 1
b)
wt U <E
dM
I
i
d
VT 2
wt
a 5-6
➢从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条 件有二：
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。
晶闸管的控制角a > /2，使Ud为负值。
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。
有源逆变电路——交流侧和电网连结。 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。 无源逆变电路——变流电路的交流侧不与电网联 接，而直接接到负载。
a 5-2
对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有 源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转 变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为 变流电路。
a 5-12
➢有源逆变状态时各电量的计算：
每个晶闸管导通2/3，故流过晶闸管的电流有效值
为：
IVT
Id 3
0.577Id
从交流电源送到直流侧负载的有功功率为：
PdRId 2EMId
当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为 负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。
a 5-13
➢有源逆变状态时各电量的计算：
wt1 wt2 wt3
O
wt
b
=
3
b
=
4
b
=
6
a
5-11
➢有源逆变状态时各电量的计算：
输出平均电压：
Ud 0.9U2cosa-0.9U2cosb Ud 1.17U2cosa-1.17U2cosb Ud 2.34U2cosa-2.34U2cosb
输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即
Id
U -E R
在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值 为：
I2 2IVT 32Id0.81I6d
a 5-14
2.7.3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。
a 5-15
脉冲丢失
ud
ua
ub
uc
O
uG O
脉冲延时
ud
ua
ub
uc
O
uG
O
a
wt wt
wt wt
5-17
晶闸管发生故障
ud
ua
ub
uc
O
uG O
交流电源缺相自行分析
a
wt wt
5-18
➢ 考虑变压器漏抗换相重叠角的影响：
a 5-19
➢ 考虑变压器漏抗换相重叠角的影响：
当b >g 时，换相结束时，晶闸管
这样， bmin一般取30a~35。
5-21
2.8 晶闸管直流电动机系统
2.8.1 工作于整流状态时 2.8.2 工作于有源逆变状态时 2.8.3 直流可逆电力拖动系统
a 5-22
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。 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。
a 5-3
2) 直流发电机—电动机系统电能的流转
同极性EG >EM 同极性EM >EG 反极性，形成短路
a 5-4
3) 逆变产生的条件 单相全波电路代替上述发电机
交流电 网输出 电功率
电动机 输出电
功率
a 5-5
u
u
u
u
d a 10
20
10
U >E dM
O
wt
i
d
I
i
i
i
d
VT 1
VT 2
VT 1
2.7.3逆变失败与最小逆变角的限制
1) 逆变失败的原因 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。 晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不 通。 交流电源缺相或突然消失。 变压器漏抗的影响，换相的裕量角不足，引 起换相失败。
a 5-16
2.7.2三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 < /2 时，电路工作在整流状态。 /2< a < 时，电路工作在逆变状态。
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➢逆变角b
把a > /2时的控制角用- a = b表示，b 称为
逆变角。
逆变角b和控制角a的计量方向相反，其大小自 b =0的起始点向左方计量。
能承受反压而关断。
u d
u
u
a
b
u c
u
u
a
b
O
p
wt
i di
VT2 O
a i VT 3
b g b >g
i VT1
i VT2
i VT3Fra Baidu bibliotek
b g b <g
wt
如果b <g 时（从右下角的波形中可清楚地看到），该通
的晶闸管（VT2）会关断，而应关断的晶闸管（VT1)不 能关断，最终导致逆变失败。
a
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逆变状态的晶闸管导通角是： 单相电路：180 三相逆变电路：120
逆变电路的数量关系： 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
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u2 ua
ub
uc
ua
ub
uc
ua
ub
uc
ua ub
O
wt
b
=
3
b
=
4
b
=
6
ud uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba uca ucbuab uac ubc
2) 最小逆变角bmin的限制 ➢逆变时允许采用的最小逆变角b 应等于
bmin=d +g+q′
d ——晶闸管的关断时间tq折合的电角度
tq大的可达200~300ms，折算到电角度约4~5。
g —— 换相重叠角
随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。
q′——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。
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2.8.1工作于整流状态时
反电动势负载： 电流连续工作状态 ud
ua
电流断续工作状态
O
a
ub
uc ud
idR
通常在电枢回路
串联一平波电抗 id ic ia
ib
ic
器，保证整流电
流在较大范围内 O 连续，如图2-48。
a
UEd
wt
wt
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2.7 整流电路的有源逆变工作状态
2.7.1 逆变的概念 2.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态 2.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
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2.7.1 逆变的概念
1) 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。 逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。
O
wt
a)
u d
u 10
u 20
u 10
O
ia d
i VT 2 O
i VT 1
b)
wt U <E
dM
I
i
d
VT 2
wt
a 5-6
➢从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条 件有二：
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。
晶闸管的控制角a > /2，使Ud为负值。
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。
有源逆变电路——交流侧和电网连结。 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。 无源逆变电路——变流电路的交流侧不与电网联 接，而直接接到负载。
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对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有 源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转 变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为 变流电路。
a 5-12
➢有源逆变状态时各电量的计算：
每个晶闸管导通2/3，故流过晶闸管的电流有效值
为：
IVT
Id 3
0.577Id
从交流电源送到直流侧负载的有功功率为：
PdRId 2EMId
当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为 负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。
a 5-13
➢有源逆变状态时各电量的计算：
wt1 wt2 wt3
O
wt
b
=
3
b
=
4
b
=
6
a
5-11
➢有源逆变状态时各电量的计算：
输出平均电压：
Ud 0.9U2cosa-0.9U2cosb Ud 1.17U2cosa-1.17U2cosb Ud 2.34U2cosa-2.34U2cosb
输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即
Id
U -E R
在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值 为：
I2 2IVT 32Id0.81I6d
a 5-14
2.7.3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。
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脉冲丢失
ud
ua
ub
uc
O
uG O
脉冲延时
ud
ua
ub
uc
O
uG
O
a
wt wt
wt wt
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晶闸管发生故障
ud
ua
ub
uc
O
uG O
交流电源缺相自行分析
a
wt wt
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➢ 考虑变压器漏抗换相重叠角的影响：
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➢ 考虑变压器漏抗换相重叠角的影响：
当b >g 时，换相结束时，晶闸管
这样， bmin一般取30a~35。
5-21
2.8 晶闸管直流电动机系统
2.8.1 工作于整流状态时 2.8.2 工作于有源逆变状态时 2.8.3 直流可逆电力拖动系统
a 5-22
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。 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。
a 5-3
2) 直流发电机—电动机系统电能的流转
同极性EG >EM 同极性EM >EG 反极性，形成短路
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3) 逆变产生的条件 单相全波电路代替上述发电机
交流电 网输出 电功率
电动机 输出电
功率
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u
u
u
u
d a 10
20
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U >E dM
O
wt
i
d
I
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i
i
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VT 1
VT 2
VT 1
2.7.3逆变失败与最小逆变角的限制
1) 逆变失败的原因 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。 晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不 通。 交流电源缺相或突然消失。 变压器漏抗的影响，换相的裕量角不足，引 起换相失败。
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