《有源逆變電路》ppt課件

1、第4章 有源逆變電路 第四章 有源逆變電路 第4章 有源逆變電路 重點(diǎn)和要求重點(diǎn)和要求1.1.了解逆變的概念。了解逆變的概念。2.2.了解和掌握三相有源逆變電路的任務(wù)原理，數(shù)量關(guān)系；了解和掌握三相有源逆變電路的任務(wù)原理，數(shù)量關(guān)系；逆變失敗的緣由和最小逆變角的限制。逆變失敗的緣由和最小逆變角的限制。3.3.了解其他相關(guān)內(nèi)容。了解其他相關(guān)內(nèi)容。第4章 有源逆變電路 1.1.整流與逆變的關(guān)系整流與逆變的關(guān)系第一節(jié)第一節(jié) 逆逆 變變 的的 概概 念念一、什么是逆變？為什么要逆變？一、什么是逆變？為什么要逆變？ 相對于整流而言，逆變是它的逆過程，普通習(xí)慣于稱整相對于整流而言，逆變是它的逆過程，普通習(xí)慣于

2、稱整流為順變，那么逆變的含義就十清楚顯了。流為順變，那么逆變的含義就十清楚顯了。 同一套電路，同一套電路， 既可以任務(wù)在整流形狀，也可以任務(wù)在逆既可以任務(wù)在整流形狀，也可以任務(wù)在逆變形狀，其電路方式未變，只是電路任務(wù)條件轉(zhuǎn)變。變形狀，其電路方式未變，只是電路任務(wù)條件轉(zhuǎn)變。 這樣的這樣的電路統(tǒng)稱為變流安裝。電路統(tǒng)稱為變流安裝。第4章 有源逆變電路 逆變逆變InvertionInvertion把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，整流的逆把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，整流的逆過程。過程。逆變電路逆變電路把直流電逆變成交流電的電路。把直流電逆變成交流電的電路。有源逆變電路有源逆變電路交流側(cè)接在交流電網(wǎng)上，電網(wǎng)成為負(fù)載，交流

3、側(cè)接在交流電網(wǎng)上，電網(wǎng)成為負(fù)載，在運(yùn)轉(zhuǎn)中將直流電能變換為交流電能并回送到電網(wǎng)中去。在運(yùn)轉(zhuǎn)中將直流電能變換為交流電能并回送到電網(wǎng)中去。 運(yùn)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串運(yùn)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串級調(diào)速以及高壓直流輸電等。級調(diào)速以及高壓直流輸電等。無源逆變電路無源逆變電路交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載，交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載，在運(yùn)轉(zhuǎn)中將直流電能變換為某一頻率或可調(diào)頻率的交流電能在運(yùn)轉(zhuǎn)中將直流電能變換為某一頻率或可調(diào)頻率的交流電能供應(yīng)負(fù)載。將在第供應(yīng)負(fù)載。將在第8 8章引見。章引見。第一節(jié)第一節(jié) 逆變的概念逆變的概念第4章 有源逆變電路 第一節(jié)第

4、一節(jié) 逆變的概念逆變的概念二、直流發(fā)電機(jī)二、直流發(fā)電機(jī)電動機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)電動機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)直流發(fā)電機(jī)電動機(jī)之間電能的流轉(zhuǎn)a兩電動勢同極性EG EM b兩電動勢同極性EM EG c兩電動勢反極性，構(gòu)成短路1.電路任務(wù)過程分析電路任務(wù)過程分析G: 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)M:電動機(jī)電動機(jī)控制發(fā)電機(jī)電動勢控制發(fā)電機(jī)電動勢的大小和極性，的大小和極性，可實現(xiàn)電動機(jī)可實現(xiàn)電動機(jī)四象限的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。四象限的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。第4章 有源逆變電路 圖圖(a)(a)中：中：M M電動運(yùn)轉(zhuǎn)，電動運(yùn)轉(zhuǎn)，EGEGEMEMGMdEEIRG G 輸出電能輸出電能EGIdEGId，其中一部分為，其中一部分為 R R 所耗費(fèi)的所耗費(fèi)的

5、Id2RId2R，其他部分那么為電源，其他部分那么為電源 M M 所吸收的所吸收的EMIdEMId。 留意留意: :輸出電能的輸出電能的 G G 的電勢方向與電流方向一致，而吸收電能的的電勢方向與電流方向一致，而吸收電能的 M M電勢電勢方向與電流方向相反。方向與電流方向相反。 第一節(jié)第一節(jié) 逆變的概念逆變的概念整流形狀整流形狀第4章 有源逆變電路 M M 輸出電能，輸出電能，G G 吸收電能吸收電能,M,M的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒o的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒oG G。圖圖(b)(b)中：假設(shè)由于某種緣由，中：假設(shè)由于某種緣由，EMEMEGEG， M M發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)，電流反向發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)，電流反向MGdEE

6、IR第一節(jié)第一節(jié) 逆變的概念逆變的概念逆變形狀逆變形狀回饋制動回饋制動第4章 有源逆變電路 G G和和M M均輸出電能，輸出的電能全部耗費(fèi)在電阻均輸出電能，輸出的電能全部耗費(fèi)在電阻R R上。假設(shè)電阻上。假設(shè)電阻值很小，電路中的電流必然很大；假設(shè)值很小，電路中的電流必然很大；假設(shè)R=0R=0，那么構(gòu)成，那么構(gòu)成G G、M M短短路。路。 圖圖(c)(c)中中:G:G、M M反極性相連反極性相連 MGdEEIR第一節(jié)第一節(jié) 逆變的概念逆變的概念 短路短路第4章 有源逆變電路 綜上所述，可得出以下結(jié)論：綜上所述，可得出以下結(jié)論： (1) (1) 兩電動勢源同極性相連，電流從高電勢流向低電兩電動勢源同

7、極性相連，電流從高電勢流向低電勢，電流大小取決于兩個電勢之差與回路總電阻的比值。勢，電流大小取決于兩個電勢之差與回路總電阻的比值。假設(shè)回路電阻很小，很小的電勢差也可構(gòu)成較大的電流，假設(shè)回路電阻很小，很小的電勢差也可構(gòu)成較大的電流，使兩電動勢源之間發(fā)生較大能量的交換。使兩電動勢源之間發(fā)生較大能量的交換。EMEG EMEG ，IdId的大小取決于負(fù)載的大小取決于負(fù)載 (2) (2) 電流從電源的正極流出，該電源輸出電能；而電電流從電源的正極流出，該電源輸出電能；而電流從電源的正極流入，該電源吸收電能。電源輸出或吸收流從電源的正極流入，該電源吸收電能。電源輸出或吸收功率的大小由電勢與電流的乘積來決議

8、。功率的大小由電勢與電流的乘積來決議。 EG EG EM, EM,整流；整流； EG EG EM EM ：逆變：逆變 (3) (3) 兩個電源反極性相連，假設(shè)電路的總電阻很小，兩個電源反極性相連，假設(shè)電路的總電阻很小，將構(gòu)成電源間的短路，將構(gòu)成電源間的短路， 該當(dāng)防止發(fā)生這種情況。該當(dāng)防止發(fā)生這種情況。 第一節(jié)第一節(jié) 逆變的概念逆變的概念第4章 有源逆變電路 三、三、 有源逆變產(chǎn)生的條件有源逆變產(chǎn)生的條件單相雙半波電路替代上述發(fā)電機(jī)給電動機(jī)供電單相雙半波電路替代上述發(fā)電機(jī)給電動機(jī)供電單相雙半波電路的整流和逆變a)b)u10udu20u10aOOwtwtIdidUdEMu10udu20u10OO

9、wtwtIdidUd/2 /2，使，使UdUd為負(fù)值。以實現(xiàn)直為負(fù)值。以實現(xiàn)直流流 電源的能量向交流電網(wǎng)的流轉(zhuǎn)。電源的能量向交流電網(wǎng)的流轉(zhuǎn)。第4章 有源逆變電路 必需指出：必需指出：半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其不允許直流半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動勢極性的電動勢,整流電壓整流電壓ud也不能出現(xiàn)負(fù)值，故不也不能出現(xiàn)負(fù)值，故不能實現(xiàn)能實現(xiàn)有源逆變。欲實現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電有源逆變。欲實現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路路第4章 有源逆變電路 第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路 1.根本通式：根本通式： 波形延續(xù)的情況下波形延續(xù)的情況下,整流輸

10、出電壓與控制角之間存整流輸出電壓與控制角之間存在關(guān)系：在關(guān)系：0cosddUUa202222L0.92,2sin1.173,2.341.356,dUmmUUUmmUUm單相雙半波，單相橋三相半波（）三相橋 逆變形狀和整流形狀的區(qū)別：控制角逆變形狀和整流形狀的區(qū)別：控制角 不同不同 0 p /2 時，電路任務(wù)在整流形狀 p /2 /2 a /2時的控制角用時的控制角用- - = =表示，表示，稱稱為逆變角。為逆變角。 整流形狀：整流形狀：/2/2， 相應(yīng)的相應(yīng)的/2/2； 逆變形狀：逆變形狀：/2/2， 而而/2/2。第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路 第4章 有源逆變電路 第二節(jié)第

11、二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路 關(guān)于逆變角的幾點(diǎn)闡明：關(guān)于逆變角的幾點(diǎn)闡明：1引入引入概念，可使逆變時的概念，可使逆變時的Ud公式變?yōu)椋汗阶優(yōu)椋?cosddUU 突出負(fù)號突出負(fù)號2逆變角逆變角和控制角和控制角a的計量方向相反，其大小自的計量方向相反，其大小自=0的起始點(diǎn)的起始點(diǎn) 向左方計量。向左方計量。 a的計量方向：自然換相點(diǎn)起，向右計量；的計量方向：自然換相點(diǎn)起，向右計量； 的計量方向：自然換相點(diǎn)的計量方向：自然換相點(diǎn) + 起，向左計量。起，向左計量。3 引入引入 后，有：后，有： 整流時：整流時：Ud= Ud0cos a; 逆變時：逆變時： Ud= -Ud0cos 。第4章 有

12、源逆變電路 三相半波共陰極逆變電路及有關(guān)波形三相半波共陰極逆變電路及有關(guān)波形(a) (a) 整流任務(wù)形狀；整流任務(wù)形狀； (b) (b) 逆變?nèi)蝿?wù)形狀逆變?nèi)蝿?wù)形狀 一、三相半波逆變電路一、三相半波逆變電路第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路TaV1bV2cV3udRidLMEDTaV1bV2cV3udRidLMED0udauaubucuawt0idwtiV1iV2iV3iV1(a)0udauaubucuawt0idwtiV1iV2iV3(b)wt1iV31.電路構(gòu)造電路構(gòu)造第4章 有源逆變電路 圖圖(a)(a)所示所示:=30:=30時依次觸發(fā)晶閘管，其時依次觸發(fā)晶閘管，其輸出電壓波

13、形如圖黑實線所示。因負(fù)載接輸出電壓波形如圖黑實線所示。因負(fù)載接有大電感，故電流延續(xù)。有大電感，故電流延續(xù)。1整流任務(wù)形狀整流任務(wù)形狀0/2電流電流Id從從Ud的正端流出，從的正端流出，從ED的正端流入的正端流入;能量的流轉(zhuǎn)關(guān)系能量的流轉(zhuǎn)關(guān)系:交流電網(wǎng)輸出能量，電機(jī)吸收能量以電動形狀運(yùn)轉(zhuǎn)。交流電網(wǎng)輸出能量，電機(jī)吸收能量以電動形狀運(yùn)轉(zhuǎn)。第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路2.任務(wù)原理任務(wù)原理對于對于0/2范圍內(nèi)其它移相角，即使輸范圍內(nèi)其它移相角，即使輸出電壓的瞬時值出電壓的瞬時值ud有正有負(fù)，但正面積總是有正有負(fù)，但正面積總是大于負(fù)面積，輸出電壓平均值大于負(fù)面積，輸出電壓平均值Ud總為正

14、，總為正，極性上正下負(fù)，且極性上正下負(fù)，且Ud略大于略大于ED。第4章 有源逆變電路 假設(shè)此時電動機(jī)端電勢已反向，下正上負(fù)，控制角假設(shè)此時電動機(jī)端電勢已反向，下正上負(fù)，控制角=150=150，依次觸發(fā)晶閘管。，依次觸發(fā)晶閘管。2電路的逆變?nèi)蝿?wù)形狀電路的逆變?nèi)蝿?wù)形狀/2雖此時雖此時ua=0，但因有，但因有ED存在，存在，VT1接受接受ED 仍可仍可觸發(fā)導(dǎo)通，并輸出觸發(fā)導(dǎo)通，并輸出ua。VT1被觸發(fā)導(dǎo)通后，被觸發(fā)導(dǎo)通后， 雖雖然然ua為負(fù)值，因為負(fù)值，因 ED存在且存在且| ED |ua|，VT1仍仍受正壓而導(dǎo)通。受正壓而導(dǎo)通。第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路t1時辰觸發(fā)時辰觸發(fā)a相

15、晶閘管相晶閘管VT1(ca)： 即使不滿足| ED | ua |，平波電感(L)的 存在使主回路電流延續(xù)。仍可使VT1接受正壓 繼續(xù)導(dǎo)通。VT1導(dǎo)電導(dǎo)電120后，觸發(fā)后，觸發(fā)VT2導(dǎo)通，由于此時導(dǎo)通，由于此時ubua，VT1反壓關(guān)斷，完成換相，電路輸出反壓關(guān)斷，完成換相，電路輸出電壓為電壓為ub。如此循環(huán)往復(fù)。如此循環(huán)往復(fù)。第4章 有源逆變電路 如圖如圖(b)(b)中黑實線所示：中黑實線所示：當(dāng)當(dāng)/2/2時，輸出電壓瞬時值時，輸出電壓瞬時值udud在整個周在整個周期內(nèi)有正有負(fù)或者全部為負(fù)，負(fù)電壓面積總是大期內(nèi)有正有負(fù)或者全部為負(fù)，負(fù)電壓面積總是大于正面積，輸出電壓的平均值于正面積，輸出電壓的平

16、均值UdUd為負(fù)值，極性下為負(fù)值，極性下正上負(fù)。正上負(fù)。第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路輸出電壓輸出電壓ud波形：波形：此時電機(jī)端電勢此時電機(jī)端電勢ED稍大于稍大于Ud ，主回路電流，主回路電流Id方向方向照舊，但它從照舊，但它從ED的正極流出，從的正極流出，從ud的正極流入。的正極流入。能量的流轉(zhuǎn)關(guān)系能量的流轉(zhuǎn)關(guān)系:電機(jī)向外輸出能量，以發(fā)電機(jī)形狀運(yùn)轉(zhuǎn)，交流電網(wǎng)吸收能量，電路電機(jī)向外輸出能量，以發(fā)電機(jī)形狀運(yùn)轉(zhuǎn)，交流電網(wǎng)吸收能量，電路以有源逆變形狀運(yùn)轉(zhuǎn)。以有源逆變形狀運(yùn)轉(zhuǎn)。第4章 有源逆變電路 普統(tǒng)統(tǒng)過分析變流器直流側(cè)的電壓和電流平均值來分析交流電網(wǎng)終究是普統(tǒng)統(tǒng)過分析變流器直流側(cè)的

17、電壓和電流平均值來分析交流電網(wǎng)終究是輸出功率還是輸入功率。輸出功率還是輸入功率。 交流電源與直流電源能量的流轉(zhuǎn)按有功功率交流電源與直流電源能量的流轉(zhuǎn)按有功功率Pd=UdIdPd=UdId分析：分析： 整流形狀：整流形狀：UdUd0 0，PdPd0 0：表示電網(wǎng)輸出功率；：表示電網(wǎng)輸出功率； 逆變形狀：逆變形狀：UdUd0 0，PdPd0 0：表示電網(wǎng)吸收功率。：表示電網(wǎng)吸收功率。 交流電源與直流電源能量的流轉(zhuǎn)交流電源與直流電源能量的流轉(zhuǎn):第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路 晶閘管VT1、VT2、VT3交替導(dǎo)通任務(wù)完全與交流電網(wǎng)變化同步，從而可以保證可以把直流電能變換為與交流電網(wǎng)電源

18、同頻率的交流電回饋電網(wǎng)。能量流轉(zhuǎn)分析方法能量流轉(zhuǎn)分析方法:第4章 有源逆變電路 變流器中的晶閘管，無論在整流或是逆變形狀，其關(guān)斷時變流器中的晶閘管，無論在整流或是逆變形狀，其關(guān)斷時接受的正向或反向電壓峰值均應(yīng)為線電壓的峰值。接受的正向或反向電壓峰值均應(yīng)為線電壓的峰值。 整流形狀整流形狀:晶閘管關(guān)斷時主要接受反向電壓；晶閘管關(guān)斷時主要接受反向電壓； 逆變形狀：晶閘管關(guān)斷時主要接受正向電壓。逆變形狀：晶閘管關(guān)斷時主要接受正向電壓。晶閘管接受電壓：晶閘管接受電壓：第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路第4章 有源逆變電路 逆變時，其輸出電壓平均值的計算公式可改寫成：逆變時，其輸出電壓平均值的

19、計算公式可改寫成： cosddoUU 從從/2/2逐漸減小時，輸出電壓平均值逐漸減小時，輸出電壓平均值UdUd的絕對值逐漸增大，其符號為負(fù)值。的絕對值逐漸增大，其符號為負(fù)值。逆變電路中，晶閘管之間的換流完全由觸逆變電路中，晶閘管之間的換流完全由觸發(fā)脈沖控制，其換流趨勢總是從高電壓向發(fā)脈沖控制，其換流趨勢總是從高電壓向更低的陽極電壓過渡。這對觸發(fā)脈沖提出更低的陽極電壓過渡。這對觸發(fā)脈沖提出了格外嚴(yán)厲的要求，其脈沖必需嚴(yán)厲按照了格外嚴(yán)厲的要求，其脈沖必需嚴(yán)厲按照規(guī)定順序發(fā)出，且要保證觸發(fā)可靠，否那規(guī)定順序發(fā)出，且要保證觸發(fā)可靠，否那么極容易呵斥因晶閘管之間的換流失敗而么極容易呵斥因晶閘管之間的換流

20、失敗而導(dǎo)致的逆變顛覆。導(dǎo)致的逆變顛覆。第二節(jié)第二節(jié) 三相有源逆變電路三相有源逆變電路第4章 有源逆變電路 第三節(jié)第三節(jié) 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗逆變顛覆逆變失敗逆變顛覆電路在逆變形狀運(yùn)轉(zhuǎn)時，假設(shè)出現(xiàn)晶電路在逆變形狀運(yùn)轉(zhuǎn)時，假設(shè)出現(xiàn)晶閘管換流失敗，那么變流器輸出電壓閘管換流失敗，那么變流器輸出電壓與直流電壓將順向串聯(lián)，由于回路電與直流電壓將順向串聯(lián)，由于回路電阻很小，將產(chǎn)生很大的短路電流，以阻很小，將產(chǎn)生很大的短路電流，以致能夠?qū)⒕чl管和變壓器燒毀。致能夠?qū)⒕чl管和變壓器燒毀。上述事故稱為逆變失敗或逆變顛覆。上述事故稱為逆變失敗或逆變顛覆。第4章 有源逆變電路

21、 1. 1. 觸發(fā)電路任務(wù)不可靠觸發(fā)電路任務(wù)不可靠觸發(fā)電路不能適時、準(zhǔn)確地供應(yīng)各晶閘管觸發(fā)脈沖，呵斥觸發(fā)電路不能適時、準(zhǔn)確地供應(yīng)各晶閘管觸發(fā)脈沖，呵斥脈沖喪失或延遲以及觸發(fā)功率不夠，均可導(dǎo)致?lián)Q流失敗。脈沖喪失或延遲以及觸發(fā)功率不夠，均可導(dǎo)致?lián)Q流失敗。一旦晶閘管換流失敗，勢必構(gòu)成一只元件從接受反向電壓一旦晶閘管換流失敗，勢必構(gòu)成一只元件從接受反向電壓導(dǎo)通延續(xù)到接受正向電壓導(dǎo)通，導(dǎo)通延續(xù)到接受正向電壓導(dǎo)通，UdUd反向后將與反向后將與EDED順向串聯(lián)，順向串聯(lián)，出現(xiàn)逆變顛覆。出現(xiàn)逆變顛覆。一、一、 逆變失敗的緣由逆變失敗的緣由第三節(jié)第三節(jié) 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制第4章

22、 有源逆變電路 2. 2. 晶閘管出現(xiàn)缺點(diǎn)晶閘管出現(xiàn)缺點(diǎn)晶閘管出現(xiàn)缺點(diǎn)，在應(yīng)該關(guān)斷的時候喪失了關(guān)斷才干，而晶閘管出現(xiàn)缺點(diǎn)，在應(yīng)該關(guān)斷的時候喪失了關(guān)斷才干，而應(yīng)該導(dǎo)通的時候卻無法導(dǎo)通。也將導(dǎo)致電路的逆變失敗。應(yīng)該導(dǎo)通的時候卻無法導(dǎo)通。也將導(dǎo)致電路的逆變失敗。 第三節(jié)第三節(jié) 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制第4章 有源逆變電路 3. 3. 交流電源出現(xiàn)異常交流電源出現(xiàn)異常從逆變電路電流公式從逆變電路電流公式 RUEIdDd可看出，電路在有源逆變形狀下，假設(shè)交流電源忽然斷電可看出，電路在有源逆變形狀下，假設(shè)交流電源忽然斷電或者電源電壓過低，上述公式中的或者電源電壓過低，上述公式中

23、的UdUd都將為零或減小，從都將為零或減小，從而使電流而使電流IdId增大以致發(fā)生電路逆變失敗。增大以致發(fā)生電路逆變失敗。 第三節(jié)第三節(jié) 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制第4章 有源逆變電路 4. 電路換相時間缺乏電路換相時間缺乏有源逆變電路的控制電路在設(shè)計時，應(yīng)充分思索變壓器漏電有源逆變電路的控制電路在設(shè)計時，應(yīng)充分思索變壓器漏電感對晶閘管換流的影響以及晶閘管由導(dǎo)通到關(guān)斷存在著關(guān)斷感對晶閘管換流的影響以及晶閘管由導(dǎo)通到關(guān)斷存在著關(guān)斷時間的影響，否那么會由于逆變角時間的影響，否那么會由于逆變角太小呵斥換流失敗，導(dǎo)太小呵斥換流失敗，導(dǎo)致逆變顛覆的發(fā)生。致逆變顛覆的發(fā)生。以共陰

24、極三相半波電路為例，以共陰極三相半波電路為例， 分析由于分析由于太小而對逆變電路太小而對逆變電路產(chǎn)生的影響。產(chǎn)生的影響。 第三節(jié)第三節(jié) 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制第4章 有源逆變電路 換相重疊角對逆變的影響：換相重疊角對逆變的影響：當(dāng)當(dāng)b g ， 從從m=0點(diǎn)向左點(diǎn)向左角角度觸發(fā)度觸發(fā)VT1，換流開場，換流開場，iT3 ，iT1 。換流終了。換流終了時，時，uauc, VT1 導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT3受反壓關(guān)斷。受反壓關(guān)斷。 當(dāng)當(dāng)b g ， 從從n=0點(diǎn)向左點(diǎn)向左角度時辰觸發(fā)角度時辰觸發(fā)VT1,換流開場，換流開場，iT3 ，iT1 。 由于由于，到達(dá)，到達(dá)n點(diǎn)點(diǎn)=0，iT3

25、未降至零，未降至零，VT3并未關(guān)斷，過并未關(guān)斷，過n點(diǎn)后點(diǎn)后VT3陽極陽極電壓高于電壓高于VT1陽極電壓繼續(xù)導(dǎo)通，而陽極電壓繼續(xù)導(dǎo)通，而VT1受反壓重新關(guān)斷。受反壓重新關(guān)斷。 VT3繼續(xù)導(dǎo)通的結(jié)果使變流器從逆變過渡到整流形狀，電機(jī)電勢與變流器輸出繼續(xù)導(dǎo)通的結(jié)果使變流器從逆變過渡到整流形狀，電機(jī)電勢與變流器輸出電壓順向串聯(lián)，呵斥逆變失敗。電壓順向串聯(lián)，呵斥逆變失敗。udOOidwtwtuaubucuaubng giVT1iVTiVT3iVTiVT322c換相到換相到a：VT3換流到換流到VT1。m第4章 有源逆變電路 結(jié)論：結(jié)論：第三節(jié)第三節(jié) 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制

26、1.不能等于零。不能等于零。2.不能太小，必需限制在某一允許的最小角度內(nèi)。不能太小，必需限制在某一允許的最小角度內(nèi)。第4章 有源逆變電路 n有源逆變時允許采用的最小逆變角有源逆變時允許采用的最小逆變角b 應(yīng)等于應(yīng)等于n bmin=d +g+q g g 換相重疊角，隨直流平均電流和換相電抗的添加而增大。換相重疊角，隨直流平均電流和換相電抗的添加而增大。d d 晶閘管的關(guān)斷時間晶閘管的關(guān)斷時間tqtq折合的電角度折合的電角度tq大的可達(dá)大的可達(dá)200300ms，折算到電角度約，折算到電角度約45。q q平安裕量角平安裕量角主要針對脈沖不對稱程度普通可達(dá)5。約取為10。二、二、 確定最小逆變角確定最

27、小逆變角min的根據(jù)的根據(jù)結(jié)論：結(jié)論： min第三節(jié)第三節(jié) 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制第4章 有源逆變電路 由于換相重疊角由于換相重疊角 滿足：滿足：2coscos()2sindBI XUmaag根據(jù)逆變?nèi)蝿?wù)時根據(jù)逆變?nèi)蝿?wù)時 ，并設(shè)，并設(shè) ，上式可改寫成，上式可改寫成agmUXIBdgsin21cos2 中小型可逆直流拖動系統(tǒng)中：中小型可逆直流拖動系統(tǒng)中： bmin普通取普通取3035。逆變時要求逆變時要求min，那么有：，那么有：min2cos12sindBI XUm 最小逆變角最小逆變角min確實定方法確實定方法第三節(jié)第三節(jié) 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最

28、小逆變角的限制第4章 有源逆變電路 第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例一、直流可逆電力拖動系統(tǒng)一、直流可逆電力拖動系統(tǒng)a三相半波有環(huán)流接線 b三相全控橋無環(huán)流接線特點(diǎn)：兩套變流安裝反并聯(lián)銜接。特點(diǎn)：兩套變流安裝反并聯(lián)銜接。1.主回路構(gòu)造主回路構(gòu)造不論采用哪一種反并聯(lián)電路，都可使電動機(jī)在四個象限內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。不論采用哪一種反并聯(lián)電路，都可使電動機(jī)在四個象限內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。第4章 有源逆變電路 第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例變量方向商定：變量方向商定：Id方向方向:從上到下從上到下EM極性極性:上正下負(fù)上正下負(fù)n：順時針：順時針Ud:上正下負(fù)上正下負(fù)第4章 有源逆變電

29、路 2.任務(wù)原理：可逆任務(wù)原理：可逆四象限運(yùn)轉(zhuǎn)四象限運(yùn)轉(zhuǎn)第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例電動機(jī)在四個象限內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)：電動機(jī)在四個象限內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)：假設(shè)在任何時間內(nèi)，兩組變流器中只需一組投入任務(wù)，那么可根據(jù)電動機(jī)假設(shè)在任何時間內(nèi)，兩組變流器中只需一組投入任務(wù)，那么可根據(jù)電動機(jī)所需的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀來決議那一組變流器任務(wù)及相應(yīng)的任務(wù)形狀：整流或逆變。所需的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀來決議那一組變流器任務(wù)及相應(yīng)的任務(wù)形狀：整流或逆變。Te:電動機(jī)電動機(jī)輸出力矩輸出力矩第4章 有源逆變電路 單看單看1號變流假設(shè)號變流假設(shè)2號變流不存在號變流不存在電路形狀：電路形狀：Ud方向：方向：Id方向：方向：Te方向：方向：電

30、機(jī)任務(wù)形狀：電機(jī)任務(wù)形狀：1組整流組整流上正下負(fù)上正下負(fù)上入下出上入下出與與n同向，為正同向，為正正轉(zhuǎn)電動正轉(zhuǎn)電動結(jié)論：結(jié)論：象限，象限， 1組整流，組整流， a1/2，電能，電能動能動能a1 /2,1組整流，正轉(zhuǎn)電動組整流，正轉(zhuǎn)電動第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例象限：象限：特征：特征：n0:順時針正轉(zhuǎn)，順時針正轉(zhuǎn)，Id0， Te方向與方向與n方向一致方向一致第4章 有源逆變電路 象限：象限：特征：特征：n0:順時針正轉(zhuǎn)，順時針正轉(zhuǎn)， Id0， Te方向與方向與n方向相反方向相反由于由于Te是與電機(jī)轉(zhuǎn)動方向相反的阻力矩，是與電機(jī)轉(zhuǎn)動方向相反的阻力矩，迫使迫使n ，甚至停

31、機(jī)。，甚至停機(jī)。n下降電動下降電動回饋制動緣由：回饋制動緣由：Ud1 , a1 EMUd1但但M輸出不能經(jīng)由輸出不能經(jīng)由1組回饋給電網(wǎng)，組回饋給電網(wǎng)，這要求這要求2組投入任務(wù)并任務(wù)在逆變形狀，組投入任務(wù)并任務(wù)在逆變形狀，即即a2 /2.a1 /2, Id 01組整流，正轉(zhuǎn)電動組整流，正轉(zhuǎn)電動第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例電機(jī)什么時候進(jìn)入二象限？電機(jī)什么時候進(jìn)入二象限？第4章 有源逆變電路 象限：象限：電路形狀：電路形狀：Ud2方向：方向：Id方向：方向：Te方向：方向：電機(jī)任務(wù)形狀：電機(jī)任務(wù)形狀：上正下負(fù)上正下負(fù)上出下入上出下入與與n反向，為負(fù)反向，為負(fù)正轉(zhuǎn)制動正轉(zhuǎn)制動

32、結(jié)論：結(jié)論：a1 Ud1 EMUd1 投入投入2組組 a2 /2 Id0 動能變電能動能變電能電網(wǎng)電網(wǎng) 當(dāng)當(dāng)EM略大于略大于Ud1后，電機(jī)從后，電機(jī)從 ，回饋電網(wǎng)回饋電網(wǎng)Ud1 ,1組最終斷開，組最終斷開，2組逆變組逆變a2 /2 a1 /2, Id 01組整流，正轉(zhuǎn)電動組整流，正轉(zhuǎn)電動a2 /2, Id 02組逆變，正轉(zhuǎn)制動組逆變，正轉(zhuǎn)制動第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例第4章 有源逆變電路 象限：象限：電路形狀：電路形狀：Id方向：方向： Ud2方向：方向：Te方向：方向：電機(jī)任務(wù)形狀：電機(jī)任務(wù)形狀：下正上負(fù)下正上負(fù)下入上出下入上出與與n同向，為負(fù)同向，為負(fù)反轉(zhuǎn)電動反

33、轉(zhuǎn)電動結(jié)論：當(dāng)結(jié)論：當(dāng)Ud2 略大于略大于EM后，后，2組整流；電機(jī)從組整流；電機(jī)從，反轉(zhuǎn)電，反轉(zhuǎn)電動動特征：特征：n0:逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)，逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)， Id0 Te方向與方向與n方向一致方向一致 單看2號變流假設(shè)1號變流不存在2組整流組整流a1 /2, Id 01組整流，正轉(zhuǎn)電動組整流，正轉(zhuǎn)電動a2 /2, Id 02組逆變，正轉(zhuǎn)制動組逆變，正轉(zhuǎn)制動a2 /2, Id 02組整流，反轉(zhuǎn)電動組整流，反轉(zhuǎn)電動第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例第4章 有源逆變電路 象限：象限：結(jié)論：當(dāng)結(jié)論：當(dāng) EM略大于略大于Ud1后，后，1組逆變；組逆變； 電機(jī)從電機(jī)從，反轉(zhuǎn)制動，反轉(zhuǎn)制動特征：特

34、征：n0:逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)，逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)， Id0 Te方向與方向與n方向相反方向相反 反轉(zhuǎn)情況下，假設(shè)反轉(zhuǎn)情況下，假設(shè)a2 Ud2 電機(jī)降速電機(jī)降速EM Ud2 M要求輸出電流，方向下出上入要求輸出電流，方向下出上入 要求要求1組電路運(yùn)轉(zhuǎn)并任務(wù)在逆變形狀。組電路運(yùn)轉(zhuǎn)并任務(wù)在逆變形狀。a1 /2, Id 01組整流，正轉(zhuǎn)電動組整流，正轉(zhuǎn)電動a2 /2, Id 02組逆變，正轉(zhuǎn)制動組逆變，正轉(zhuǎn)制動a2 /2, Id 02組整流，反轉(zhuǎn)電動組整流，反轉(zhuǎn)電動a1 /2, Id 01組逆變，反轉(zhuǎn)制動組逆變，反轉(zhuǎn)制動第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例第4章 有源逆變電路 兩組變流器的反并聯(lián)可逆線路兩組變流器的反并聯(lián)可逆線路第五節(jié)第五節(jié) 有源逆變電路運(yùn)用舉例有源逆變電路運(yùn)用舉例第4章 有源逆變電路 3.控制戰(zhàn)略：控制戰(zhàn)略： 本質(zhì)為本質(zhì)為a1= 2 配合控制，配合控制， 也等價于也等價于a2= 1配合控制配合控制原理分析：原理分析：象限：