整流电路的有源逆变素材PPT课件
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逆变工作原理逆变教学课件PPT
Vd
Vd 0 2
(cosa
cos )
若逆变器电压公式用γ角来表示，则：
Vd
Vd 0
cosa
Vd
Vd 0（c osa
2
cos）
Ud0（cos(p b ) cos(p ）)
2
1（ 2
U
d
0
cosb
Ud0
cos）
1 2
(U d
Rc Id
Ud0
cos
)
2024/8/4
Ud Ud0 cos RcId (Ud0 cos RcId )
2024/8/4
9
a = 30°
逆 变
ud
uab uac u bc uba uca ucb uab uac
器 的
O
wt
换
相
a = 150°
过 程
ud
uab uac u bc uba uca ucb uab uac
O
wt
2024/8/4
10
不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形
u
u
u
u
2
a
2
90 2
17
三、逆变整器流交器直与流逆数变量器关的系转表折达点式
1.若不考虑换相重叠现象，则
Ud Ud 0 cosa a转折点为90
2.若考虑换相重叠现象，则
Ud Ud 0 cosa Ud
Ud
0
cosa
Ud 2
0
(cosa
cos
)
Ud 0 (cosa cos )
2
可见，从整流器转向逆变的转折点所对应的触发角有下式确定
一、无源逆 变
1. 工作原理
《整流与有源逆变》课件
整流器在高压直流输电（HVDC）中发挥着关键作用，能 够实现长距离直流输电，提高电力传输的效率和稳定性。
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案例二：在轨道交通中的应用
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整流器用于将交流电转换为直流电，为轨道交通车辆提供 动力。
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整流器在地铁、轻轨和有轨电车等轨道交通系统中广泛应 用，确保车辆的安全、稳定运行。
有源逆变技术应用案例
案例一：在可再生能源并网中的应用
有源逆变器用于将直流电转换为交流 电，实现可再生能源并网。
有源逆变器在太阳能、风能等可再生 能源发电系统中得到广泛应用，能够 提高并网的稳定性和效率。
案例二：在工业自动化中的应用
有源逆变器用于驱动电机、加热器和 焊接机等设备。
在工业自动化领域，有源逆变器能够 提供精确的电压和电流控制，实现设 备的快速、高效和稳定运行。
将直流电转换为交流电，通过半导体开关器件的开关作用实 现。
应用场景的比较
整流器
广泛应用于电解、电镀、电梯、空调 等场合，将交流电转换为直流电以满 足设备需求。
有源逆变器
应用于太阳能并网、电动车充电桩、 变频器等领域，将直流电转换为交流 电以满足特定需求。
技术优劣的比较
整流器
技术成熟，转换效率高，可靠性高，但 会产生谐波污染。
详细描述
有源逆变在许多领域都有广泛的应用，如可再生能源并网、分布式发电系统、电机驱动 、无功补偿等。通过有源逆变技术，可以实现高效、灵活的电能转换和控制，满足各种
不同的电力需求。
03
整流与有源逆变的比较
工作原理的比较
整流器
将交流电转换为直流电，通过二极管或可控硅等元件的单向 导电性实现。
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案例二：在轨道交通中的应用
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整流器用于将交流电转换为直流电，为轨道交通车辆提供 动力。
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整流器在地铁、轻轨和有轨电车等轨道交通系统中广泛应 用，确保车辆的安全、稳定运行。
有源逆变技术应用案例
案例一：在可再生能源并网中的应用
有源逆变器用于将直流电转换为交流 电，实现可再生能源并网。
有源逆变器在太阳能、风能等可再生 能源发电系统中得到广泛应用，能够 提高并网的稳定性和效率。
案例二：在工业自动化中的应用
有源逆变器用于驱动电机、加热器和 焊接机等设备。
在工业自动化领域，有源逆变器能够 提供精确的电压和电流控制，实现设 备的快速、高效和稳定运行。
将直流电转换为交流电，通过半导体开关器件的开关作用实 现。
应用场景的比较
整流器
广泛应用于电解、电镀、电梯、空调 等场合，将交流电转换为直流电以满 足设备需求。
有源逆变器
应用于太阳能并网、电动车充电桩、 变频器等领域，将直流电转换为交流 电以满足特定需求。
技术优劣的比较
整流器
技术成熟，转换效率高，可靠性高，但 会产生谐波污染。
详细描述
有源逆变在许多领域都有广泛的应用，如可再生能源并网、分布式发电系统、电机驱动 、无功补偿等。通过有源逆变技术，可以实现高效、灵活的电能转换和控制，满足各种
不同的电力需求。
03
整流与有源逆变的比较
工作原理的比较
整流器
将交流电转换为直流电，通过二极管或可控硅等元件的单向 导电性实现。
相控整流电路的有源逆变
叠角；θ’为安全裕量角。 βmin一般取 30º～35º
12
课堂思考*
设计一三相桥式相控直流稳压电源，输入三相线电 压350V～450V，要求输出直流电压400V，输出直流 负载电阻1Ω～2Ω，计算电路相关参数。
设计考虑：对于直流稳压输出，输出纹波要求较高，一般采 用大电感负载模式，可以采用图4-23电路结构，需要设计电 感、晶闸管的参数。
直流侧有电势源EM,极性与晶闸 管导通方向一致并在数值上大于 变流器输出电压，即 Udav EM
内部条件
整流输出电压Udav既能够大于零 也可以小于零
整流电路能量转换示意
3
相控整流电路的有源逆变
单相桥式全控整流电路的有源逆变工作分析
大电感状态， 90o 180o 输出电流： Idav (Udav E) / R 0 输出电压： Udav 0.9U2rms cos
10
脉冲丢失 器件故障
脉冲延迟
换流失败
11
相控整流电路的有源逆变
晶闸管换流时间不足或换流后反压时间不足，未能可靠 关断，引起换相失败。
考虑换相过程的客观存在，为防止逆变失败，逆变 角β不能太小，必须限制在某一最小角度内。
最小逆变角βmin：βmin＝δ＋γ＋θ’ 式中：δ为晶闸管的关断时间tq折合的电角度；γ为换相重
13
课堂思考*
采用大电感负载模式的可行性分析
当输入电压最低时，控制角达到最小，输入电压最高时，控
制角达到最大，有：
400 V
2.34
350V 3
cos m in
400 V
2.34
450V 3
cos m a x
min 32.2o
该方案可行
max 48.8o
12
课堂思考*
设计一三相桥式相控直流稳压电源，输入三相线电 压350V～450V，要求输出直流电压400V，输出直流 负载电阻1Ω～2Ω，计算电路相关参数。
设计考虑：对于直流稳压输出，输出纹波要求较高，一般采 用大电感负载模式，可以采用图4-23电路结构，需要设计电 感、晶闸管的参数。
直流侧有电势源EM,极性与晶闸 管导通方向一致并在数值上大于 变流器输出电压，即 Udav EM
内部条件
整流输出电压Udav既能够大于零 也可以小于零
整流电路能量转换示意
3
相控整流电路的有源逆变
单相桥式全控整流电路的有源逆变工作分析
大电感状态， 90o 180o 输出电流： Idav (Udav E) / R 0 输出电压： Udav 0.9U2rms cos
10
脉冲丢失 器件故障
脉冲延迟
换流失败
11
相控整流电路的有源逆变
晶闸管换流时间不足或换流后反压时间不足，未能可靠 关断，引起换相失败。
考虑换相过程的客观存在，为防止逆变失败，逆变 角β不能太小，必须限制在某一最小角度内。
最小逆变角βmin：βmin＝δ＋γ＋θ’ 式中：δ为晶闸管的关断时间tq折合的电角度；γ为换相重
13
课堂思考*
采用大电感负载模式的可行性分析
当输入电压最低时，控制角达到最小，输入电压最高时，控
制角达到最大，有：
400 V
2.34
350V 3
cos m in
400 V
2.34
450V 3
cos m a x
min 32.2o
该方案可行
max 48.8o
电力电子技术教学_整流电路PPT课件
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路 3.2 三相可控整流电路 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路 3.5 整流电路的谐波和功率因数 3.6 大功率可控整流电路 3.7 整流电路的有源逆变工作状态 3.8 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它 的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
Id Id
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，
w t u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和
w t VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3
上，此过程称为换相，亦称换流。
wt
图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时 的电路及波形
(3-4)
8/21
3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛 盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。 ◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT 施加反压使其关断，L储存的能量保 证了电流id在L-R-VDR回路中流通， 此过程通常称为续流。 √若L足够大，id连续，且id波形接
a)
u2
b)
uOd
w t1
wt
c)
O
wt
id
d)
Id
O
wt
i VT
Id
e)
3.1 单相可控整流电路 3.2 三相可控整流电路 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路 3.5 整流电路的谐波和功率因数 3.6 大功率可控整流电路 3.7 整流电路的有源逆变工作状态 3.8 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它 的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
Id Id
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，
w t u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和
w t VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3
上，此过程称为换相，亦称换流。
wt
图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时 的电路及波形
(3-4)
8/21
3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛 盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。 ◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT 施加反压使其关断，L储存的能量保 证了电流id在L-R-VDR回路中流通， 此过程通常称为续流。 √若L足够大，id连续，且id波形接
a)
u2
b)
uOd
w t1
wt
c)
O
wt
id
d)
Id
O
wt
i VT
Id
e)
有源逆变概念及工作原理课件
案例二：风电逆变器
总结词
将风能转换为直流电
详细描述
风电逆变器是将风力发电机产生的交流电转换为直流电的装置。在风力发电系统中，发电机产生的交 流电需要通过整流器转换为直流电，再通过有源逆变器将直流电转换为高质量的交流电供给负载或电 网。
案例三：有源滤波器
总结词
滤除谐波，提高电能质量
详细描述
有源滤波器是一种用于滤除谐波、提高电能质量的装置。它通过有源逆变技术产生与谐 波大小相等、方向相反的电流，从而抵消谐波电流，提高电源的电能质量。有源滤波器 广泛应用于各种电力系统和工业领域，用于改善供电质量、减少设备故障和延长设备使
02
有源逆变的工作原理
整流与逆变的区别
整流
将交流电转换为直流电的过程，通常使用二极管或晶闸管实现。
逆变
将直流电转换为交流电的过程，通程和用途上存在显著差异。整流主要用于将交流电转换为直流电 ，而逆变则用于将直流电转换为交流电。
有源逆变的电路结构
维持
控制电路持续监测负载的需求，并 相应地调节晶体管（或场效应管） 的状态，以保持负载的稳定供电。
03
有源逆变的应用
在可再生能源系统中的应用
01
02
03
光伏并网逆变器
将太阳能电池板产生的直 流电逆变为交流电，并入 电网，实现并网发电。
风力发电逆变器
将风力发电机产生的直流 电逆变为交流电，并入电 网，实现并网发电。
分布式电源系统
通过有源逆变技术将多个分布式电源连接到电网中，实现能 源的分散式管理和高效利用。
04
有源逆变技术的挑战与前景
当前面临的技术挑战
高效能转换
有源逆变技术需要实现高效率的电能 转换，以满足日益增长的能源需求。
《整流与有源逆变》课件
智能化与集成化
未来整流和有源逆变系统将更加 智能化和集成化，能够实现自适 应控制、故障诊断等功能，提高 系统的可靠性和稳定性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
MATLAB提供了丰富的库函数和工具箱，支持多种编程语言，包括 MATLAB语言、C和Python等。
MATLAB具有友好的用户界面和强大的图形处理能力，可以方便地进行数 据分析和可视化。
单相整流电路的MATLAB仿真
01
单相整流电路是一种常见的整流电路，主要用于将 交流电转换为直流电。
02
在MATLAB中，可以使用Simulink工具箱构建单相 整流电路的模型，并进行仿真分析。
07
整流与有源逆变的比较 与展望
整流与有源逆变的比较
整流
将交流电转换为直流电的过程，主要 用于电源供应、电机控制等领域。
电路结构
整流电路通常由二极管或晶闸管组成 ，而有源逆变电路则需要使用全控型 电力电子器件（如IGBT、MOSFET等 ）。
有源逆变
将直流电转换为交流电的过程，主要 用于可再生能源并网、无功补偿等领 域。
04
有源逆变技术概述
有源逆变技术的定义
总结词
有源逆变技术的定义
详细描述
有源逆变技术是一种将直流电能转换为交流电能的技术，其核心是通过半导体电力电子器件的开关作用，将直流 电源的正负极性在输出端进行周期性的切换，从而产生交流电。
有源逆变技术的分类
总结词
有源逆变技术的分类
详细描述
有源逆变技术可以根据不同的分类标准进行分类。根据输出交流电的频率，可以分为低频有源逆变技 术和高频有源逆变技术；根据应用的领域，可以分为工业有源逆变技术和家用有源逆变技术；根据电 路拓扑结构，可以分为半桥有源逆变技术、全桥有源逆变技术和多桥有源逆变技术。
《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 2.5 整流电路的有源逆变工作状态
2.5.4有源逆变最小逆变角βmin的限制
1、逆变失败
如果逆变角β小于换流重叠角γ，即β<γ时，从图4.7.5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。
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：
Ud 2.34U2 cos
（2.5.5 ）
或
Ud 1.35U2l cos
（2.5.6 ）
式中：U2为逆变电路输入相电压，U2L为逆变电路输入线电 压。
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。
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
图2.5.3 单相全波整流电路的逆变工作状 态
2.5.1 有源逆变的工作原理
1、单相全波整流电路工作在整流状态
当移相控制角α在0~π/2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2.5.1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：
Id
Ud Ra
E
(2.5.1)
式中E为电机的反电动势，Ra为电机绕组电阻。
最新第3章整流电路的有源逆变素材教学讲义ppt课件
ua
ub
uc
ua
ub
O
p
id iVT2
O
b g b >g
iVT3
iVT1
iVT2
iVT3
b g b <g
图3-49 交流侧电抗对逆 变换相过程的影响
◆考虑变压器漏抗引起重叠角 对
逆变电路换相的影响
☞以VT3和VT1的换相过程来分析，
在b>g时，经过换相过程后，a相电
压ua仍高于c相电压uc，所以换相结 束时，能使VT3承受反压而关断。
coscos(g)
IdXB 2U2sinm
(3-110)
根据逆变工作时=-b， 并设b=g，上式可改写成：
cosg 1
Id XB
2U2s
in
m
(3-111)
☞'为安全裕量角，主要针对脉冲不对称程度（一般可达5），约
取为10。
◆设计逆变电路时，必须保证 b bmin ，因此常在触发电路
中附加一保护环节，保证触发脉冲不进入小于bmin的区域内。
6
■逆变角
图3-48 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形
◆通常把>/2时的控制角用-=b表示，b称为逆变角。
◆ b的大小自b=0的起始点向左方计量。
◆三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸
管两端电压波形如图3-48所示。
3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状 态
3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
u d
u
u
a
b
u c
u
u
a
b
O
p
wt
b
b
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2
3.7.1 逆变的概念
2、直流发电机—电动机之间电能的流转
图3-46 直流发电机—电动机之间电能的流转
a）两电动势同极性EG>EM
■直流发电机—电动机系统电能的流转
◆M作电动运转，EG>EM，电流Id从G流 向M，电能由G流向M，转变为M轴上输出
的机械能。
3
图3-46 直流发电机—电动机之间电能的流转 b）两电动势同极性EM>EG
态
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 ucb uab uac ubc
wt1 wt2 wt3
O
wt
b
=
3
b
=
11
2019/9/22
12
■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脉冲，如脉冲丢失、 脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。 ◆2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该 通时不通。 ◆3）交流电源缺相或突然消失。 ◆4）换相的裕量角不足，引起换相失败。
13
14
3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
• ◆ 电回流馈反制向动，状从态M流中向，GM，作发M轴电上运输转入，的EM机>E械G， 能转变为电能反送给G。
4
图3-46 直流发电机—电动机之间电能的流转 c）两电动势反极性，形成短路
• ◆两电动势顺向串联，向电阻R供电，G和M均输出功率， 由于R一般都很小，实际上形成短路，在工作中必须严防 这类事故发生。
3.7 整流电路的有源逆变工作状态
3.7.1 逆变的概念 3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态 3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
1
3.7.1 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的 过程。 ◆逆变电路：把直流电逆变成交流电的电路。 ☞当交流侧和电网连结时，为有源逆变电路。 ☞变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接 到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率 的交流电供给负载，称为无源逆变。 ◆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。
ud
ua
ub
uc
ua
ub
O
p
id iVT2
O
ab g b >g
i VT 3
iVT1
iVT2
iVT3
b g b <g
图3-49 交流侧电抗对逆 变换相过程的影响
◆考虑变压器漏抗引起重叠角 对
逆变电路换相的影响 ☞以VT3和VT1的换相过程来分析，
在b>g时，经过换相过程后，a相电
压ua仍高于c相电压uc，所以换相结 束时，能使VT3承受反压而关断。
☞要求晶闸管的控制角a>/2，使Ud为负值。
☞两者必须同时具备才能实现有源逆变。
7
不能产生有源逆变的电路：
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。
8
3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状
d
Md
(3-107)
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。 ◆变压器二次侧线电流的有效值
I I I I 2 2 0.816
2
VT
3d
d
(3-108)
10
3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
■逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电 源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器 的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由 于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流， 这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。
4
b
=
6
■逆变角
图3-48 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形
◆通常把a>/2时的控制角用-a=b表示，b称为逆变角。
◆ b的大小自b=0的起始点向左方计量。
◆三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸
管两端电压波形如图3-48所示。
9
3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状 态
u
20
u
10
U >E
dM
O
wt
i
d
i =i + i
d VT 1 VT 2
i VT 1
i VT 2
O
I
id VT 1 wt
O
i
a
d
i =i +i
d VT 1 VT 2
i VT 2
O
i VT 1
i VT 2
wt
U <E
dM
I
d
wt
图3a)-47 单相全波电路的整流和逆b) 变
6
3.7.1 逆变的概念
◆产生逆变的条件 ☞要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方 向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。
di
i
i
i
i
VT3 VT1
☞当b<g时，换相尚未结束，电路
的工作状态到达自然换相点p点之后， wt uc将高于ua，晶闸管VT1承受反压而
重新关断，使得应该关断的VT3不能 关断却继续导通，且c相电压随着时 间的推迟愈来愈高，电动势顺向串 wt 联导致逆变失败。
☞为了防止逆变失败，不仅逆变
角b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。
15
3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
u d
u a
u b
u c
u
u
a
b
O
p
wt
b
b
a g b >g
g b <g
i
di
i
i
i
i
VT2 VT3
VT1
VT2 VT3
O
wt
图3-49 交流侧电抗对逆变换相过程的影响 16
u d
u a
u b
u c
u a
u
u
b
c
O
p
wt
b
b
a g b >g
g b <g
i
■基本的数量关系 ◆三相桥式电路的输出电压
Ud=-2.34U2cosb=-1.35U2lLcosb
◆输出直流电流的平均值
I
◆流过晶闸管的电流有效值
d
U
E
d
M
R
(3-105)
I d 0.577
I I VT
3
d
(3-106)
◆从交流电源送到直流侧负载的有功功率为
P R I E I
2
d
• ◆两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向
电动势低的，由于回路电阻很小，即使很小的电动势差值
也能产生大的电流，使两个电动势之间交换很大的功率，
这对分析有源逆变电路是十分有用的。
5
3.7.1 逆变的概念
3、逆变产生的条件
◆以单相全波电路代替上述发电机来分析
u
uuBiblioteka uda10
20
10
u
d
u
10
3.7.1 逆变的概念
2、直流发电机—电动机之间电能的流转
图3-46 直流发电机—电动机之间电能的流转
a）两电动势同极性EG>EM
■直流发电机—电动机系统电能的流转
◆M作电动运转，EG>EM，电流Id从G流 向M，电能由G流向M，转变为M轴上输出
的机械能。
3
图3-46 直流发电机—电动机之间电能的流转 b）两电动势同极性EM>EG
态
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 ucb uab uac ubc
wt1 wt2 wt3
O
wt
b
=
3
b
=
11
2019/9/22
12
■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脉冲，如脉冲丢失、 脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。 ◆2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该 通时不通。 ◆3）交流电源缺相或突然消失。 ◆4）换相的裕量角不足，引起换相失败。
13
14
3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
• ◆ 电回流馈反制向动，状从态M流中向，GM，作发M轴电上运输转入，的EM机>E械G， 能转变为电能反送给G。
4
图3-46 直流发电机—电动机之间电能的流转 c）两电动势反极性，形成短路
• ◆两电动势顺向串联，向电阻R供电，G和M均输出功率， 由于R一般都很小，实际上形成短路，在工作中必须严防 这类事故发生。
3.7 整流电路的有源逆变工作状态
3.7.1 逆变的概念 3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态 3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
1
3.7.1 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的 过程。 ◆逆变电路：把直流电逆变成交流电的电路。 ☞当交流侧和电网连结时，为有源逆变电路。 ☞变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接 到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率 的交流电供给负载，称为无源逆变。 ◆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。
ud
ua
ub
uc
ua
ub
O
p
id iVT2
O
ab g b >g
i VT 3
iVT1
iVT2
iVT3
b g b <g
图3-49 交流侧电抗对逆 变换相过程的影响
◆考虑变压器漏抗引起重叠角 对
逆变电路换相的影响 ☞以VT3和VT1的换相过程来分析，
在b>g时，经过换相过程后，a相电
压ua仍高于c相电压uc，所以换相结 束时，能使VT3承受反压而关断。
☞要求晶闸管的控制角a>/2，使Ud为负值。
☞两者必须同时具备才能实现有源逆变。
7
不能产生有源逆变的电路：
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。
8
3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状
d
Md
(3-107)
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。 ◆变压器二次侧线电流的有效值
I I I I 2 2 0.816
2
VT
3d
d
(3-108)
10
3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
■逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电 源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器 的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由 于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流， 这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。
4
b
=
6
■逆变角
图3-48 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形
◆通常把a>/2时的控制角用-a=b表示，b称为逆变角。
◆ b的大小自b=0的起始点向左方计量。
◆三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸
管两端电压波形如图3-48所示。
9
3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状 态
u
20
u
10
U >E
dM
O
wt
i
d
i =i + i
d VT 1 VT 2
i VT 1
i VT 2
O
I
id VT 1 wt
O
i
a
d
i =i +i
d VT 1 VT 2
i VT 2
O
i VT 1
i VT 2
wt
U <E
dM
I
d
wt
图3a)-47 单相全波电路的整流和逆b) 变
6
3.7.1 逆变的概念
◆产生逆变的条件 ☞要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方 向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。
di
i
i
i
i
VT3 VT1
☞当b<g时，换相尚未结束，电路
的工作状态到达自然换相点p点之后， wt uc将高于ua，晶闸管VT1承受反压而
重新关断，使得应该关断的VT3不能 关断却继续导通，且c相电压随着时 间的推迟愈来愈高，电动势顺向串 wt 联导致逆变失败。
☞为了防止逆变失败，不仅逆变
角b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。
15
3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制
u d
u a
u b
u c
u
u
a
b
O
p
wt
b
b
a g b >g
g b <g
i
di
i
i
i
i
VT2 VT3
VT1
VT2 VT3
O
wt
图3-49 交流侧电抗对逆变换相过程的影响 16
u d
u a
u b
u c
u a
u
u
b
c
O
p
wt
b
b
a g b >g
g b <g
i
■基本的数量关系 ◆三相桥式电路的输出电压
Ud=-2.34U2cosb=-1.35U2lLcosb
◆输出直流电流的平均值
I
◆流过晶闸管的电流有效值
d
U
E
d
M
R
(3-105)
I d 0.577
I I VT
3
d
(3-106)
◆从交流电源送到直流侧负载的有功功率为
P R I E I
2
d
• ◆两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向
电动势低的，由于回路电阻很小，即使很小的电动势差值
也能产生大的电流，使两个电动势之间交换很大的功率，
这对分析有源逆变电路是十分有用的。
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3.7.1 逆变的概念
3、逆变产生的条件
◆以单相全波电路代替上述发电机来分析
u
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u
d
u
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