直流-交流变换电路

u
LB VT1
v
iVT1 LB VT2
w iVT2 LB VT3
iVT3
0
ud
L
id -
ud
M EM +
0
P
t
id iVT2
iVT3
iVT1
iVT2
iVT3
t
交流侧电抗对逆变换相过程的影响
2、最小逆变角β确定的方法
最小逆变角β的大小要考虑以下因素： （1）换相重叠角γ。此值与电路形式、工作电流大小、触发
2）逆变状态（90°﹤α≤180°）
逆变是将电机吸收的直流电能转变成交流反馈回电网。
由于晶闸管的单向导电性，负载电流Id不能改变方向，只有 将E反向，即电机作发电运行才能回馈电能；为避免Ud与E 顺接，此时将Ud的极性也反过来，如上图b示。要使Ud反 向，α应该大于90°。
当α在90°﹤α≤180°间变动时，输出电压瞬时值ud在整个 周期内有正有负，但负面积大于正面积，故平均值Ud为负 值，见上图b所示。此时E略大于Ud，电流Id的流向是从E 的正端流出，从Ud的正端流入，逆变电路吸收从电机反送 来的直流电能，并将其转变成交流电能反馈回电网，这就 是该电路的有源逆变状态。
角大小有关。即
coscos()
IdXB
2U2sinm
根据α= π-β，设 β=γ，则 ：
cos1 IdXB
2U2sinm
（2）晶闸管关断时间 tq 所对应的电角度δ。折算后的电角度 约4度～5度；
（3）安全裕量角θ′。考虑到脉冲调整时不对称、电网波动、 畸变与温度等影响，还必须留一个安全裕量角，一般取
4.2.3 有源逆变的应用
一、应用之一 ——晶闸管串级调速 串级调速的原理：转子电流表达式
I2
sE20Ef R22 sX20 2
工程上为实现方便，次同步串级调速系统是用不可控整流器 将转子电动势sE20整流为直流电动势，并与转子整流回路中 串入的直流附加电动势进行合成，通过改变逆变角的大小， 实现低同步转速的电动运行。采用直流附加电动势的原因是： 由于工程上获取与转子感应电势sE20反相位同频率且频率随 转子频率变化的交流变频电源Ef比较困难，所以在次同步串 级调速系统中采用整流器将转子电动势sE20整流为直流电动 势，再与转子回路中串入的直流附加电动势进行比较。而可 调直流附加电动势在工程上比较容易实现。
逆变状态时的控制角称为逆变角β，规定以α=π处作为计量
β角的起点，大小由计量起点向左计算。满足如下关系：
4.2.2 逆变失败与最小逆变角的限制
1、逆变失败
可控整流电路运行在逆变状态时，一旦发生换相失败，电 路又重新工作在整流状态，外接的直流电源就会通过晶闸 管电路形成短路，使变流器的输出平均电压Ud和直流电 动势E变成顺向串联，由于变流电路的内阻很小，将出现 很大的短路电流流过晶闸管和负载，这种情况称为逆变失 败，或称为逆变颠覆。
下图为两组晶闸管反并联电路的框图。设P为正组，N为反 组，电路有四种工作状态。
I d1 P
+ U dα
-
+
逆变电路是把直流电逆变成交流电的电路。按照负载 性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。当可控 整流电路工作在逆变状态时，如果把该电路的交流侧 接到交流电源上，把直流电逆变成与交流电源同频率 的交流电返送到电网上去，则称作有源逆变。如果可 控整流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到无源 负载，则称为无源逆变或变频。
晶闸管串级调速系统的基本构成如下图所示。系统中，直流 附加电动势是由晶闸管有源逆变器UI产生的，改变逆变角就 改变了逆变电势，相当于改变了直流附加电动势，即可实现 串级调速。
~
M 3~
UR
~sE20
Id
+
+
E2
Eβ
- Ld -
图4-4
~ UI
~ E2T
二、应用之二——两组晶闸管反并联时电动机 的可逆运行
要使整流电路工作在逆变状态，必须满足两个条件： 1）变流器的输出Ud能够改变极性（内部条件）。由于晶闸
管的单向导电性，电流Id不能改变方向，为实现有源逆变， 必须改变Ud的极性。即让变流器的控制角α＞90°即可。 2）须有外接的提供直流电能的电源E。E也要能改变极性， 且有 E Ud （外部条件）。 3、逆变角β
造成逆变失败的原因：
（1）触发电路工作不可靠。不能适时、准确地给各晶闸 管分配触发脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等。
（2）晶闸管发生故障。器件失去阻断能力，或器件不能 导通。
（3）交流电源异常。在逆变工作时，电源发生缺相或突 然消失而造成逆变失败。
（4）换相裕量角不足，引起换相失败。应考虑变压器漏 抗引起的换相重叠角、晶闸管关断时间等因素的影响。
θ′为10度左右。
综上所述，最小逆变角为：
m in' 300 ~ 305
为了可靠防止β进入βmin区内，在要求较高的场合，可
在触发电路中加一套保护线路，使β在减小时不能进入
βmin区内，或在βmin处设置产生附加安全脉冲的装置，
万一当工作脉冲进入βmin区内时，由安全脉冲在βmin处
触发晶闸管，防止逆变失败。
4.2 有源逆变电路
4.2.1 单相双半波有源逆变电路
1、电路结构
VT1 u2 u2
VT2
+L ud 电能
-
id
+R E M
-
VT1 u2 u2
VT2
-L
ud 电能
+
id
-R
E M
+
u2
u2
0
t
0
ug ug
0
t
0
ud
Ud
ud
Eห้องสมุดไป่ตู้
0
0
t
t
t
t
U E
d
2、工作原理 1）整流状态（0≤α﹤90°）
当α等于零时，输出电压瞬时值ud在整个周期内全部为正； 当90°>α>0时，ud在整个周期内有正有负，但正面积总是 大于负面积，故平均值Ud为正值，其极性是上正下负，如 上图a。通常Ud略大于E，此时电流Id从Ud的正端流出，从 E的正端流进。电机M吸收电能，作电动运行，电路把从 交流电网吸收的电能转变成直流电能输送给电动机，电路 工作在整流状态，电机M工作在电动状态。
第4章 直流-交流变换电路
本章要点 有源逆变电路、有源逆变的条件、逆变失败与最
小逆变角的限制； 无源逆变电路、变频器概述； 交-直-交变频器、电压型和电流型变频器、变频
器180度和120度导电规则的原理与分析； SPWM变频（电压正弦PWM、电流正弦PWM、
磁通正弦PWM）的原理与分析。
4.1 逆变的概念