第3章 整流電路3

第3章整流電路

3.1單相可控整流電路

3.2三相可控整流電路

3.3變壓器漏感對整流電路的影響

3.4電容濾波的不可控整流電路

3.5整流電路的諧波與功率因數(shù)

3.6大功率可控整流電路

3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)

3.8整流電路相位控制的實現(xiàn)3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)

隨著各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，帶來的諧波和無功問題日益嚴重，也引起了越來越廣泛的關(guān)注。無功功率對公網(wǎng)的影響：◆無功功率會導致電流增大，視在功率增加，導致設(shè)備容量增加?！魺o功功率增加，會使總電流增加，從而使線路和設(shè)備的損耗增加?！羰咕€路壓降增大，沖擊性無功負載還會使電壓劇烈波動。3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)

諧波對公網(wǎng)的危害：◆諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，較大的3次諧波流過中性線會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)?！糁C波會影響各種電氣設(shè)備的正常工作，如可使電機發(fā)生機械振動、噪聲和過熱，使變壓器局部過熱，使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短以至損壞。3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)

諧波對公網(wǎng)的危害：◆諧波會在電網(wǎng)中引起局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，導致上述兩種危害大大增加，甚至引起嚴重事故?！糁C波會導致繼電保護和自動裝置產(chǎn)生誤動作，并使電氣測量儀表計量不準確?！糁C波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量，重者導致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■諧波分析在供電系統(tǒng)中，通?？偸窍Ｍ涣麟妷汉徒涣麟娏鞒收也ㄐ巍Ｕ也妷嚎杀硎緸?/p>

當正弦波電壓施加在線性無源元件電阻、電感和電容上時，其電流和電壓分別為比例、積分和微分關(guān)系，仍為同頻率的正弦波。但當正弦波電壓施加在非線性電路上時，電流就變?yōu)榉钦也ǎ钦译娏髟陔娋W(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會使電壓波形也變?yōu)榉钦也ā?.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■諧波分析對于周期為的非正弦電壓，可分解為如下形式的付里葉級數(shù)其中3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■諧波分析付里葉級數(shù)的另一種表達方式其中3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■諧波定義上述的傅里葉級數(shù)中，頻率與工頻相同的分量稱為基波（fundamental），頻率為基波頻率整數(shù)倍（大于1）的分量稱為諧波，諧波次數(shù)為諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比。

第n次諧波電流含有率以（HarmonicRatiofor）表示式中，In為第n次諧波的電流有效值；I1為基波的電流有效值。3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■諧波定義電流諧波總畸變率THDi（TotalHarmonicDistortion）定義為式中，Ih為總諧波電流有效值。3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■功率因數(shù)正弦電路中，電路的有功功率就是其平均功率式中，U、I分別為電壓和電流的有效值；是電流滯后于電壓的相位差。

視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即

無功功率定義為3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■功率因數(shù)功率因數(shù)定義為有功功率與視在功率的比值有功功率、無功功率和視在功率滿足如下關(guān)系

在正弦電路中，功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差決定的，其值為在非正弦電路中，有功功率、視在功率、功率因數(shù)的定義與上述定義相同。3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■功率因數(shù)在非正弦電路中，功率因數(shù)仍可定義為

在公用電網(wǎng)中，電壓波形的畸變往往很小，但電流波形的畸變可能會很大。所以研究時通常不考慮電壓的畸變，而只研究電壓波形為正弦波、電流波形為非正弦波的情況。3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■功率因數(shù)設(shè)正弦波電壓有效值為U，畸變的電流有效值為I，基波電流有效值及其與電壓的相位差分別為I1和，此時的有功功率為功率因數(shù)為式中，為基波電流有效值和總電流有效值之比，稱為基波因數(shù)；稱為位移因數(shù)或基波功率因數(shù)。3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■單相橋式可控整流電路阻感負載電路分析忽略換相過程和電流脈動，阻感負載單相橋式整流電路如下（P49頁圖3-6）：3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■單相橋式可控整流電路阻感負載電路分析當直流側(cè)電感L足夠大時，變壓器二次電流波形近似為理想方波，將電流波形按傅里葉級數(shù)分解，可得其中基波和各次諧波的電流有效值為3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■單相橋式可控整流電路阻感負載電路分析基波電流有效值為電流基波與電壓的相位差為控制角，所以位移因數(shù)為由前述的分析可知，變壓器二次側(cè)電流i2的有效值為Id，可得基波因數(shù)為所以電路的功率因數(shù)為3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■三相橋式全控整流電路阻感負載電路分析同樣忽略換相過程和電流脈動，阻感負載三相橋式全控整流電路如下（P56頁圖3-18）：3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■三相橋式全控整流電路阻感負載電路分析設(shè)交流側(cè)電抗為零，直流側(cè)電感L足夠大，現(xiàn)以控制角為例。交流側(cè)電流為正負半周各120°的方波，三相電流波形相同，且依次相差120°，其有效值與直流電流的關(guān)系為（P58頁圖3-20）：

同樣將電流波形分解為傅里葉級數(shù)，以a相電流為例，將電流負、正兩半波的中點作為時間零點（目的是讓電壓與電流相位差為），則有3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■三相橋式全控整流電路阻感負載電路分析

于是可得：3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)■三相橋式全控整流電路阻感負載電路分析由此可得，電流中僅含次諧波（k為正整數(shù)），各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)n的倒數(shù)。電流基波與電壓的相位差為控制角，所以位移因數(shù)為

基波因數(shù)為所以電路的功率因數(shù)為3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路在電解電鍍等工業(yè)應(yīng)用中，經(jīng)常需要低電壓大電流的可調(diào)直流電源。如果采用三相橋式電路，整流器件數(shù)量很多，還有兩個管壓降損耗，降低了效率。為此可采用帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路，簡稱雙反星形電路。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路雙反星形可控整流電路原理及波形圖：3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

整流變壓器的二次側(cè)每相有兩個匝數(shù)相同、極性相反的繞組，分別接成兩組三相半波電路，即a、b、c

組和a'、b'、c'組。a和a'繞在同一相鐵心上，圖中的“·”表示同名端。同樣b和b'、c和c'都繞在同一相鐵心上，所以稱為雙反星形電路。變壓器二次側(cè)兩套繞組相反的極性可以消除鐵心的直流磁化，平衡電抗器Lp可保證兩組三相半波整流電路能同時導電，每組可承擔一半的負載。

與三相橋式電路相比，在采用相同晶閘管的條件下，雙反星形電路的輸出電流可增大一倍。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路當時，兩組整流電壓、電流波形如圖3－38所示。圖中，變壓器兩繞組的相電壓相差180°，所以電流亦相差180°，且幅值相等，均為Id/2。以a相為例，相電流與出現(xiàn)的時刻雖然不同，但它們的平均值均為Id/6

。正因為平均電流相等而繞組的極性相反，所以直流安匝相互抵消?？梢姳倦娐肥抢美@組的極性相反來消除直流磁勢的。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路并聯(lián)電路中，兩個星形的中間點接有帶中間抽頭的平衡電抗器，這是因為兩個直流電源并聯(lián)運行時，只有當兩個電源的電壓平均值和瞬時值相等時，才能使負載電流平均分配。在雙反星形電路中，雖然兩組整流電壓的平均值Ud1和Ud2是相等的，但它們的脈動波相差60°，它們的瞬時值不同?，F(xiàn)將六個晶閘管的陰極連在一起，則兩個星形的中點n1和n2間的電壓便等于ud1和ud2之差，其波形是三倍頻的近似三角波，如下圖所示。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路兩繞組中點電壓之差加在平衡電抗器Lp上，產(chǎn)生電流ip，它通過兩組星形電路自成回路，不流入負載，稱為環(huán)流或平衡電流?？紤]了ip后，每組三相半波承擔的電流分別為。為了使兩組電流盡可能平均分配，通常令Lp的值足夠大，以限制環(huán)流在其負載額定電流的1％～2％以內(nèi)。電路工作原理及平衡電抗器的作用分析如下。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

◆平衡電抗器的作用在上頁圖中任取一瞬間，此時電壓ud1和ud2均為正，ud1＜ud2

，如果兩組三相半波整流電路的中點n1和n2直接相連，則必然只有一相晶閘管導通。但接了平衡電抗器后，n1和n2間的電位差加在了Lp的兩端，它補償了ud1和ud2的電動勢差，使得兩相晶閘管能同時導通，如下圖所示。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

◆平衡電抗器的作用

3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

◆平衡電抗器的作用由于在時電壓ub’比ua高，VT6導通，此電流在流經(jīng)Lp時，在其上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢up

，其方向是阻止電流的增大，其極性如圖所示（左負右正）。平衡電抗器兩端電壓和整流輸出電壓之間的數(shù)學表達式如下3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

◆平衡電抗器的作用雖然此時ub’＞ua

，使得ud1＜ud2

，但由于Lp的平衡作用使得晶閘管VT6和VT1都承受正向電壓而同時導通。隨著時間推移，至ub’與ua的交點時，兩晶閘管繼續(xù)導電，up=0

。之后，則流經(jīng)b’相的電流要減小，但Lp有阻止此電流減小的作用，up的極性與圖示的相反，由于Lp的平衡作用使得晶閘管VT6繼續(xù)導通，直到uc’＞ub’

，電流由VT6換至VT2，晶閘管VT1和VT2導通。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

◆平衡電抗器的作用這樣，電路每隔60°會有一個晶閘管換相，而每一組中的晶閘管仍按三相半波的導電規(guī)律各輪流導電120°。以平衡電抗器中點作為整流輸出電壓的負端，其輸出的整流電壓瞬時值為兩組三相半波整流電壓瞬時值的平均值。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路將時的ud1和ud2的波形用傅里葉級數(shù)展開，可得于是可得：3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路可見，負載電壓ud中的諧波分量比直流分量小得多，而且最低次諧波為六次諧波，其直流分量為該式中的常數(shù)項，即直流平均電壓

當需要分析各種控制角的輸出波形時，可先作出兩組三相半波電路的ud1和ud2的波形，然后再求平均值即可。3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路從波形可以看出，雙反星形電路的輸出電壓波形與三相半波比較，脈動的程度減小了，但脈動頻率加大一倍，為300Hz。在電感負載下，當控制角為90°時，輸出電壓波形的正負面積相等，Ud=0，所以控制角的移相范圍為90°。如果是電阻負載，則ud波形不會出現(xiàn)負的部分。可以得出，當控制角為120°時，Ud=0，所以電阻負載時控制角的移相范圍為120°。整流電壓平均值與三相半波相同，即3.6大功率可控整流電路■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路雙反星形電路與三相橋式電路比較：◆三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需用平衡電抗器。◆當變壓器二次電壓有效值U2相等時，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1／2，而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。

◆兩種電路中，晶閘管的導通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓和整流電流的波形形狀一樣。3.6大功率可控整流電路■六相半波可控整流電路在雙反星形電路中，若不接平衡電抗器Lp

，則電路成為六相半波整流電路，在任一瞬間只有一個晶閘管導通，其余五個由于承受反壓而關(guān)斷。此時每個晶閘管的導通角為60°，每個管子的平均電流為Id/6

。當時，六相半波整流電路的Ud為1.35U2，比三相半波的1.17U2略大一些，其電壓波形為各相電壓的包絡(luò)線。由于六相半波整流電路中晶閘管的導電時間短，變壓器利用率低，所以較少使用。3.6大功率可控整流電路■六相半波可控整流電路電壓波形

3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相多重聯(lián)結(jié)整流電路的多重聯(lián)接有并聯(lián)多重聯(lián)接和串聯(lián)多重聯(lián)接之分。下圖給出了由2個三相全控橋整流電路并聯(lián)聯(lián)接而成的12脈波整流電路原理圖，該電路使用了平衡電抗器來平衡各組整流器的電流，其原理與雙反星形電路中的平衡電抗器一樣。兩套整流裝置線電壓互錯30°，兩組整流裝置同時工作，負載兩側(cè)的整流電壓為相應(yīng)的兩個線電壓的均值。3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相多重聯(lián)結(jié)－并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的12脈波整流電路原理圖。3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆三相變壓器接法及鐘點數(shù)3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相30°串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相30°串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路電路利用變壓器二次繞組接法的不同，使兩組三相交流電源間的相位錯開30°，從而使輸出電壓在每個交流電源周期中脈動12次，所以該電路也稱為12脈波整流電路。整流變壓器二次側(cè)繞組分別采用星形和三角形接法構(gòu)成相位相差30°、大小相等的兩組電壓，接到相互串聯(lián)的2組整流橋上。因為繞組接法不同，變壓器一次繞組和兩組二次繞組的匝數(shù)比為。3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相30°串聯(lián)

2重聯(lián)結(jié)電路

3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相30°串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路所以有3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相30°串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路波形圖（c）的是第二組橋電流折算到變壓器一次側(cè)A相繞組的電流值，圖（d）中總的輸入電流等于和之和。對進行傅里葉分析，可得基波幅值和次諧波幅值如下所示：3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相30°串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路該電路輸入電流諧波次數(shù)為，其幅值與諧波次數(shù)成反比。其他參數(shù)：3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相20°串聯(lián)3重聯(lián)結(jié)電路根據(jù)相同的原理，利用變壓器二次繞組接法的不同，互相錯開20°，可將三組橋式電路構(gòu)成串聯(lián)3重聯(lián)結(jié)。該電路的整流電壓ud在每個電源周期內(nèi)脈動18次，故此電路為18脈波整流電路。其交流側(cè)輸入電流中所含諧波更少，其次數(shù)為，，整流電壓的脈動也更少。3.6大功率可控整流電路■多重化整流電路

◆移相15°串聯(lián)4重聯(lián)結(jié)電路若將整流變壓器二次繞組移相15°，即可構(gòu)成串聯(lián)4重聯(lián)結(jié)電路。此電路為24脈波整流電路，其交流側(cè)輸入電流中諧波次數(shù)為，，位移因數(shù)和功率因數(shù)如下3.6大功率可控整流電路■多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制◆電路的控制思路

僅對多重聯(lián)結(jié)的各整流橋中的一個橋的角進行控制，其余各橋的工作狀態(tài)則根據(jù)需要輸出的整流電壓而定，或者不工作而使該橋輸出直流電壓為零，或者而使該橋輸出電壓最大。根據(jù)所需總直流輸出電壓從低到高的變化，按順序依次對各橋進行控制，因而稱為順序控制。3.6大功率可控整流電路■多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制◆用于電氣機車的3重整流橋順序控制3.6大功率可控整流電路■多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制◆用于電氣機車的3重整流橋順序控制當需要輸出的直流電壓低于1/3最高電壓時，只對第Ⅰ組橋的角進行控制，令VT23、VT24、VT33、VT34持續(xù)導通，這樣第Ⅱ組、第Ⅲ組橋的直流輸出電壓為零；當需要輸出電壓為1/3～2/3最高電壓時，令第Ⅰ組橋，令VT33、VT34持續(xù)導通，僅對第Ⅱ組橋的角進行控制；當需要輸出的直流電壓高于2/3最高電壓時，將第Ⅰ組橋、第Ⅱ組橋的角設(shè)置為0，僅對第Ⅲ組橋的角進行控制。3.6大功率可控整流電路■多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制◆使輸出電壓波形不含負的部分的方法：以第Ⅰ組橋為例，當電壓相位為時，觸發(fā)VT11、VT14使其導通并流過直流電流，在電壓相位為時，觸發(fā)VT13使VT11關(guān)斷，電流經(jīng)VT13、VT14續(xù)流，整流橋的輸出電壓為零。在電壓相位為時，觸發(fā)VT12使VT14關(guān)斷，晶閘管VT12、VT13導通而使電路輸出整流電壓。同樣，在電壓相位為時，觸發(fā)VT11使VT13關(guān)斷，電流經(jīng)VT11、VT12續(xù)流，橋的輸出電壓為零，直至電壓相位為時下一周期開始，重復上述過程。3.6大功率可控整流電路■多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制◆用于電氣機車的3重整流橋順序控制波形圖中（b）、（c）波形是直流輸出電壓大于2/3最高電壓時的總的直流輸出電壓ud和總的交流輸入電流

i的波形。這時第Ⅰ組橋、第Ⅱ組橋的角固定為0，第Ⅲ組橋的控制角為。對電流波形進行分析可以得出：雖然波形并未得到改善，仍與單相全控橋時一樣含有奇次諧波，但是其基波分量比電壓的滯后有所減少，因而位移因數(shù)高，從而提高了總的功率因數(shù)。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變的概念

在生產(chǎn)實踐中，存在著與整流過程相反的要求，即要求把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，這種對應(yīng)于整流的逆向過程稱為逆變（Invertion），將直流電逆變成交流電的電路稱為逆變電路。當交流側(cè)與電網(wǎng)相連時，這種逆變電路稱為有源逆變電路。對于可控整流電路而言，只要滿足一定的條件，就可以工作于有源逆變狀態(tài)。所以可將有源逆變作為整流電路的一種工作狀態(tài)來分析。

3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變的概念

為敘述方便，將既工作于整流狀態(tài)、又工作于逆變狀態(tài)的整流電路稱為變流電路。如果變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)相連，而直接接到負載，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或者頻率可調(diào)的交流電供給負載，則稱這種電路為無源逆變電路。無源逆變的內(nèi)容將在第四章中介紹。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■直流發(fā)電機—電動機機組的工作狀態(tài)

下圖為直流發(fā)電機—電動機系統(tǒng)，M為電動機，G為發(fā)電機。控制發(fā)電機電動勢的大小和極性，可實現(xiàn)電動機的四象限運行。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■直流發(fā)電機—電動機機組的工作狀態(tài)圖(a)中，M作電動機運行，，電流Id從G流向M，Id的值為式中為主回路電阻。由于Id和EG同方向，與EM反方向，故G輸出電功率EGId，M吸收電功率EMId，電能由G流向M，轉(zhuǎn)變?yōu)镸軸上輸出的機械能，上是熱耗。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■直流發(fā)電機—電動機機組的工作狀態(tài)圖(b)是回饋制動狀態(tài)，M作發(fā)電機運行，此時，電流Id從M流向G，其值為此時Id和EM同方向，與EG反方向，故M輸出電功率，G吸收電功率，M軸上輸出的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒oG。上是熱耗。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■直流發(fā)電機—電動機機組的工作狀態(tài)圖(c)中兩個電動勢順向串聯(lián)，向電阻供電，G和M均輸出功率。由于實際中很小，實際上相當于形成短路，在工作中必須嚴防這類事故發(fā)生?？梢姡簝蓚€電動勢同極性相接時，電流總是從電動勢高的流向電動勢低的，由于電路的電阻很小，即使很小的電動勢差值也會產(chǎn)生很大的電流，使得兩個電動勢之間能交換很大的功率，這對分析有源逆變電路是非常有用的。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變產(chǎn)生的條件以單相全波電路代替發(fā)電機給電動機供電。設(shè)電動機M作電動運行，全波電路工作在整流狀態(tài)，的移相范圍為0～π/2，直流側(cè)輸出Ud為正，且有Ud>EM，輸出電流為Id，電路及波形如下：3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變產(chǎn)生的條件若電動機M作發(fā)電回饋制動狀態(tài)，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，電路中電流Id的方向不能改變，所以欲改變電能的輸送方向，只能改變EM的極性。電路及波形如下：3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變產(chǎn)生的條件同時，為防止兩電動勢順向串聯(lián)，Ud的極性也必須反過來，即Ud應(yīng)為負值，且，這樣才能把電能從直流側(cè)送至交流側(cè)，以實現(xiàn)逆變。此時的電流為此時電動機輸出電功率，電網(wǎng)吸收電功率。電動機軸上輸入的機械功率越大，則逆變的功率也越大。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變產(chǎn)生的條件為防止過電流，同樣應(yīng)滿足的條件，EM的大小取決于電動機轉(zhuǎn)速的高低，而Ud則可通過改變來調(diào)節(jié)。由于逆變狀態(tài)時Ud為負值，所以角在逆變時的范圍為～之間。

在逆變工作狀態(tài)下，雖然晶閘管的陽極電位大部分時間處于交流電壓為負的半個周期內(nèi)，但由于外接直流電動勢EM的存在，使得晶閘管仍能承受正向電壓而導通。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變產(chǎn)生的條件

◆要有直流電動勢，其極性須和晶閘管的導通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓?！艟чl管的控制角，使Ud為負值。兩者必須同時具備時才能實現(xiàn)有源逆變。

必須指出：半控橋或者有續(xù)流二極管的電路，因為整流電壓

ud不能出現(xiàn)負值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負極性的電路，所以不能實現(xiàn)有源逆變。欲實現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)

整流電路帶反電動勢、阻感負載時，整流輸出電壓與控制角之間存在余弦關(guān)系，即逆變與整流的區(qū)別僅在于控制角的不同。當時，電路工作在整流狀態(tài)；當時，電路工作于逆變狀態(tài)。為實現(xiàn)逆變，還需一反向的EM，因為Ud在大于時自動為負值，完全滿足逆變條件。所以可沿用整流的辦法來處理逆變時有關(guān)波形與參數(shù)的計算問題。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■三相橋式整流電路有源逆變工作狀態(tài)

3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■三相橋式整流電路有源逆變工作狀態(tài)波形

3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■三相橋整流電路有源逆變工作狀態(tài)參數(shù)計算

整流電路有源逆變輸出電壓直流輸出電流的平均值為在逆變狀態(tài)時，Ud和EM的極性都與整流狀態(tài)相反，均為負值。每個晶閘管導通，故晶閘管有效電流為：3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■三相橋整流電路有源逆變工作狀態(tài)參數(shù)計算從交流電源送至直流側(cè)負載的有功功率為當逆變工作時，由于EM為負值，故Pd一般為負值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。

在三相橋式電路中，每個周期內(nèi)流經(jīng)電源的線電流的導通角為，是單個晶閘管導通角的兩倍，因此變壓器二次線電流的有效值為3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變失?。孀冾嵏玻┊斦麟娐饭ぷ饔谀孀儬顟B(tài)時，一旦發(fā)生換相失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變成順向串聯(lián)。由于逆變電路的內(nèi)阻很小，就會形成很大的短路電流，這種情況稱為逆變失敗，或稱逆變顛覆。3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變失敗的原因◆觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時、準確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時等，致使晶閘管不能正常換相，使交流電源電壓和直流電動勢順向串聯(lián)形成短路?！艟чl管發(fā)生故障，在應(yīng)該阻斷期間，器件失去阻斷能力，或在應(yīng)該導通期間，器件不能導通，造成逆變失敗。

3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)■逆變失敗的原因◆在逆變狀態(tài)工作時，交流電源發(fā)生缺相或突然消失，由于直流電動勢EM的存在，晶閘管仍可導通，此時變流器的交流側(cè)由于失去了同直流電動勢極性相反的交流電壓，因此直流電動勢將通過晶閘管使