有源逆变电路基本知识
第一节有源逆变电路基本知识一、整流与逆变的关系前面两章讨论的是把交流电能通过晶闸管变换为直流电能并供给负载的可控整流电路。
但生产实际中，往往还会出现需要将直流电能变换为交流电能的情况。
例如，应用晶闸管的电力机车，当机车下坡运行时，机车上的直流电机将由于机械能的作用作为直流发电机运行，此时就需要将直流电能变换为交流电能回送电网，以实现电机制动。
又如，运转中的直流电机，要实现快速制动，较理想的办法是将该直流电机作为直流发电机运行，并利用晶闸管将直流电能变换为交流电能回送电网，从而实现直流电机的发电机制动。
相对于整流而言，逆变是它的逆过程，一般习惯于称整流为顺变，则逆变的含义就十分明显了。
下面的有关分析将会说明，整流装置在满足一定条件下可以作为逆变装置应用。
即同一套电路，既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态，这样的电路统称为变流装置。
变流装置如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上，电网成为负载，在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到电网中去，这样的逆变称为“有源逆变”。
如果逆变状态下的变流装置，其交流侧接至交流负载，在运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给负载，这样的逆变则称为“无源逆变”或变频电路。
二、 电源间能量的变换关系图 4-1两个电源间能量的传送(a) 同极性连接E 1>E 2； (b) 同极性连接E 2>E 1； (c) 反极性连接图4-1(a)表示直流电源E 1和E 2同极性相连。
当E 1＞E 2时， 回路中的电流为式中R 为回路的总电阻。
此时电源E 1输出电能E 1I ，其中一部分为R 所消耗的I 2R ，其余部分则为电源E 2所吸收的E 2I 。
注意上述情况中，输出电能的电源其电势方向与电流方向一致，而吸收电能的电源则二者方向相反。
在图4-1(b)中，两个电源的极性均与图4-1(a)中相反，但还是属于两个电源同极性相连的形式。
如果电源E 2＞E 1，则电流方向如图，回路中的电流I 为此时，电源E 2输出电能，电源E 1吸收电能。
在图4-1(c)中，两个电源反极性相连， 则电路中的电流I 为此时电源E 1和E 2均输出电能，输出的电能全部消耗在电阻R 上。
如果电阻值很小，则电路中的电流必然很大；若R =0，则形成两个电源短路的情况。
综上所述， 可得出以下结论：(1) 两电源同极性相连，电流总是从高电势流向低电势电源， 其电流的大小取决于两个电势之差与回路总电阻的比值。
如果回路电阻很小，则很小的电势差也足以形成较大的电流，两电源之间发生较大能量的交换。
(2) 电流从电源的正极流出，该电源输出电能；而电流从电源的正极流入，该电源吸收电能。
电源输出或吸收功率的大小由电势与电流的乘积来决定，若电E 2(a)E 12(b)E 12(c)RE E I 21-=RE E I 12-=R E E I 21+=势或者电流方向改变，则电能的传送方向也随之改变。
(3) 两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形成电源间的短路， 应当避免发生这种情况。
三、有源逆变电路的工作原理图 4-2直流卷扬系统(a) 提升重物； (b) 放下重物1．整流工作状态由第１章的学习已知，对于单相全控整流桥，当控制角α在0～π/2之间的某个对应角度触发晶闸管时，上述变流电路输出的直流平均电压为U d =U do cos α，因为此时α均小于π/2，故U d 为正值。
在该电压作用下，直流电机转动，卷扬机将重物提升起来，直流电机转动产生的反电势为E D ，且E D 略小于输出直流平均电压U d ，此时电枢回路的电流为2． 中间状态（α=π/2） 当卷扬机将重物提升到要求高度时，自然就需在某个位置停住，这时只要将控制角α调到等于π/2的位置，变流器输出电压波形中，其正、负面积相等，电压平均值U d 为零， 电动机停转（实际上采用电磁抱闸断电制动），反电势E D 也同时为零。
此时，虽然U d 为零，但仍有微小的直流电流存在，有关波形如图4-3(b)所示。
注意，此时电路处于动态平衡状态，与电路切断、电动机停转具有本质的不同。
RE U I Dd d -=3． 有源逆变工作状态（π/2＜α＜π＝ 上述卷扬系统中，当重物放下时，由于重力对重物的作用， 必将牵动电机使之向与重物上升相反的方向转动，电机产生的反电势E D 的极性也将随之反相。
如果变流器仍工作在α/2 的整流状态，从上面曾分析过的电源能量流转关系不难看出，此时将发生电源间类似短路的情况。
为此，只能让变流器工作在α＞π/2的状态，因为当α＞π/2时，其输出直流平均电压U d 为负，出现类似图4-1(b)中两电源极性同时反向的情况，此时如果能满足E D ＞U d ，则回路中的 电流为电流的方向是从电势E D 的正极流出，从电压U d 的正极流入，电流方向未变。
显然，这时电动机为发电状态运行，对外输出电能，变流器则吸收上述能量并馈送回交流电网去，此时的电路进入到有源逆变工作状态。
上述三种变流器的工作状态可以用图4-3所示波形表示。
图中反映出随着控制角α的变化，电路分别从整流到中间状态，然后进入有源逆变的过程。
RU E I dD d -=图 4-3直流卷扬机系统的电压电流波形(a) 整流； (b) 中间状态； (c) 有源逆变现在应深入分析的问题是，上述电路在α＞π/2时是否能够工作？如何理解此时输出直流平均电压U d 为负值的含义?上述晶闸管供电的卷扬系统中，当重物下降，电动机反转并进入发电状态运行时，电机电势E D 实际上成了使晶闸管正向导通的电源。
当α＞π/2时，只要满足E d ＞|u 2|，晶闸管就可以导通工作，在此期间，电压u d 大部分时间均为负值，其平均电压U d自然为负，电流则依靠电机电势E D及电感L d两端感应电势的共同作用加以维持。
正因为上述工作特点，才出现了电机输出能量，变流器吸收并通过变压器向电网回馈能量的情况。
1）外部条件务必要有一个极性与晶闸管导通方向一致的直流电势源。
这种直流电势源可以是直流电机的电枢电势，也可以是蓄电池电势。
它是使电能从变流器的直流侧回馈交流电网的源泉，其数值应稍大于变流器直流侧输出的直流平均电压。
2）内部条件要求变流器中晶闸管的控制角α＞π/2，这样才能使变流器直流侧输出一个负的平均电压，以实现直流电源的能量向交流电网的流转。
上述两个条件必须同时具备才能实现有源逆变。
必须指出，对于半控桥或者带有续流二极管的可控整流电路，因为它们在任何情况下均不可能输出负电压，也不允许直流侧出现反极性的直流电势，所以不能实现有源逆变。
有源逆变条件的获得，必须视具体情况进行分析。
例如上述直流电机拖动卷扬机系统，电机电势E D 的极性可随重物的“提升”与“下降”自行改变并满足逆变的要求。
对于电力机车，上、下坡道行驶时，因车轮转向不变，故在下坡发电制动时，其电机电势E D 的极性不能自行改变，为此必须采取相应措施， 例如可利用极性切换开关来改变电机电势E D 的极性， 否则系统将不能进入有源逆变状态运行。
图 4-4三相半波共阴极逆变电路及有关波形(a) 整流工作状态； (b) 逆变工作状态一、 电路的整流工作状态（0＜α＜π/2＝图4-4(a)所示电路中，α=30°时依次触发晶闸管，其输出电压波形如图黑实线所示。
因负载回路中接有足够大的平波电感，故电流连续。
对于α=30°的情况，输出电压瞬时值均为正，其平均电压自然为正值。
对于在0＜α＜π/2范围内的其它移相角，即使输出电压的瞬时值u d 有正也有负，但正面积总是大于负面积，输出电压的平均值U d 也总为正，其极性如图为上正下负，而且U d 略大于E D 。
此时电流I d 从U d 的正端流出，从E D 的正端流入，能量的流转关系为交流电网输出能量，电机吸收能量以电动状态运行。
二、电路的逆变工作状态（π/2＜α＜π＝假设此时电动机端电势已反向，即下正上负，设逆变电路移相角α=150°，依次触发相应的晶闸管，如图在ωt1时刻触发a相晶闸管V1，虽然此时u a=0，但晶闸管V1因承受E D的作用，仍可满足导电条件而工作，并相应输出u a相电压。
V1被触发导通后，虽然u a已为负值，因E D 的存在，且| E D |＞|u a|，V1仍然承受正向电压而导通，即使不满足| E D |＞| u a |，由于平波电感的存在，释放电能，L的感应电势也仍可使V1承受正向电压继续导通。
因电感L足够大，故主回路电流连续，V1导电120°后由于V2的被触发而截止，V2被触发导通后，由于此时u b＞u a，故V1承受反压关断，完成V1与V2之间的换流，这时电路输出电压为u b，如此循环往复。
电路输出电压的波形如图4-4(b)中黑实线所示。
当α在π/2～π范围内变化时，其输出电压的瞬时值u d在整个周期内也是有正有负或者全部为负，但是负电压面积将总是大于正面积，故输出电压的平均值U d为负值。
其极性如图为下正上负。
此时电机端电势E D稍大于U d，主回路电流I d方向依旧，但它从E D的正极流出，从U d的正极流入，这时电机向外输出能量，以发电机状态运行，交流电网吸收能量，电路以有源逆变状态运行。
因晶闸管V1、V2、V3的交替导通工作完全与交流电网变化同步，从而可以保证能够把直流电能变换为与交流电网电源同频率的交流电回馈电网。
一般均采用直流侧的电压和电流平均值来分析变流器所连接的交流电网究竟是输出功率还是输入功率。
这样，变流器中交流电源与直流电源能量的流转就可以按有功功率P d=U d I d来分析，整流状态时，U d＞0，P d＞0则表示电网输出功率；逆变状态时，U d＜0，P d＜0则表示电网吸收功率。
在整流状态中，变流器内的晶闸管在阻断时主要承受反向电压，而在逆变状态工作中，晶闸管阻断时主要承受正向电压。
变流器中的晶闸管，无论在整流或是逆变状态，其阻断时承受的正向或反向电压峰值均应为线电压的峰值，在选择晶闸管额定参数时应予注意。
为分析和计算方便，通常把逆变工作时的控制角改用β表示，令β=π-α，称为逆变角。
规定α=π时作为计算β的起点，和α的计量方向相反，β的计量方向是由右向左。
变流器整流工作时，α＜π/2， 相应的β＞π/2， 而在逆变工作时，α＞π/2而β＜π/2。
逆变时，其输出电压平均值的计算公式可改写成 β从π/2逐渐减小时，其输出电压平均值U d 的绝对值逐渐增大，其符号为负值。
逆变电路中，晶闸管之间的换流完全由触发脉冲控制，其换流趋势总是从高电压向更低的阳极电压过渡。
这样，对触发脉冲就提出了格外严格的要求，其脉冲必须严格按照规定的顺序发出，而且要保证触发可靠，否则极容易造成因晶闸管之间的换流失败而导致的逆变颠覆。
第4章 有源逆变电路
图4-2 全波电路的整流和逆变
（a）α=45°；β=45°
因Ra阻值很小，其电压也很小，因此Ud≈E。电流Id从Ud 的正端流出，从电动机反电动势E的正端流人，故由交流电源经 变流器输出电功率，直流电动机吸收电功率并将其转换为轴上的 机械功率以提升重物。如在提升运行中突然使晶闸管的控制角α 减小，则Ud增大，瞬时引起电流Id增大，电动机产生的电磁转矩 也增大，因电动机轴上重物产生的阻转矩不变，所以电动机转速 升高，提升加快。随着转速的升高，电动机的反电动势E=Ceφn 也增大，使Id恢复到原来的数值，此时电动机稳定运行在较高转 速。反之α增大，电动机转速减小所以改变晶闸管的控制角.可 以很方便地对电动机进行无级调速，从而改变提升的速度。 • 当α增大到某值如α3值，如图4一3所示，如此时电动机转矩 M1恰好与负载转矩相等，则电动机稳定在n=0处a点。如图4一3中 曲线①，这相当干整流器供电给电阻和电感，仍运行在整流状态。 如α再增大到90°，如图4-3中曲线②，则电动机转矩小于负载 转矩，于是在重物作用下电动机反转，E改变方向，E使Id增加， 最后稳定在b点，此时电动机运行在能耗制动状态，向整流器输 出的平均功率为零。
图4-6 有源逆变环流失败波形
• 二、最小逆变角的确定及限制 • 根据上述各种逆变失败原因的分析，可以总结出这样一条规 律:为了保证逆变能正常工作，除了选用可靠的触发器不丢失脉 冲外，同时对触发脉冲的最小逆变角β min，必须要有严格的限 制。 • 〔一)最小逆变角β min的确定 • 要保证在电压换相点之前完成换相，触发脉冲必须有超前的 电角度，即最小逆变角β min 应根据下面的因素来考虑。
•
公式与整流时一样。由于逆变运行时α>90°，cosα计算不 太方便，于是引入逆变角β，令α=π-β，用电度表表示时为 α=180°-β，所以
第四章有源逆变讲解
2021/4/13
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4-7
有源逆变
5、逆变角 ➢为了方便，电路进入逆变状态时，通常用逆 变角 （或称引前触发角）表示相控角度。 ➢规定： 角计算的起始点为控制角 = 处， 计算方法为：自 = （ = 0 ）的起始点 向左方计量。 ➢ 、 的关系： = － 或 ＋ =
有源逆变
第 4 章 有源逆变与相 控变流器特性
2021/4/13
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4-0
概述
有源逆变
• 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。
❖ 实例：电力机车再生制动行驶，机车的动能转变为电能，反送 到交流电网中去。
➢ 逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。
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本章内容
有源逆变
4.1 有源逆变电路的工作原理（概念）
4.2 三相有源逆变电路
4.3 有源逆变的应用 4.4 整流电路的谐波和功率因数 4.6 变流电路的功率因数及改善方法
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有源逆变
4. 2 三相有源逆变电路
❖ 有源逆变电路——交流侧和电网连结。（本章介绍）
－ 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。 （将在第6章介绍）
➢ 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。既可工作在整流状 态又可工作在逆变状态的电路又称为变流电路。
有源逆变知识点总结
有源逆变知识点总结有源逆变器技术的基本原理是利用功率半导体器件（如MOSFET、IGBT等）来实现对直流电能输入端的调制和变换，最终输出交流电能。
有源逆变器主要包括控制电路、逆变电路和滤波电路三部分。
控制电路是有源逆变器的核心部分，它通过对功率半导体器件进行精确的控制，实现对输入直流电压的调节和对输出交流电压的稳定。
控制电路一般采用现代控制理论和数字信号处理技术，能够实现高精度的电压和频率调节，提高了逆变器的输出质量和稳定性。
逆变电路是有源逆变器的主要工作部分，它通过功率半导体器件的开关动作，将输入的直流电压转换为高质量的交流电压输出。
逆变电路的设计和参数选择直接影响了逆变器的性能和效率，因此需要严格的计算和分析。
滤波电路是为了减小逆变器输出端的谐波和杂散干扰，提高输出电压波形质量和稳定性而设置的。
滤波电路通常包括谐波滤波器和EMI滤波器两部分，能够有效抑制逆变器输出端的谐波和电磁干扰，保证了逆变器的正常工作和输出质量。
有源逆变器技术的发展主要体现在以下几个方面：1、功率密度的提高。
随着功率半导体器件技术的不断发展，有源逆变器的功率密度和效率得到了大幅提升。
现在的有源逆变器可以实现更小体积和更大输出功率，具有更高的性能和可靠性。
2、输出电压波形的改善。
传统的逆变器输出电压波形存在谐波和杂散干扰等问题，而有源逆变器通过控制电路和滤波电路的优化设计，可以实现更为纯净的输出电压波形，提高了电能的利用效率和稳定性。
3、多级结构的应用。
多级逆变器能够有效降低逆变器输出端的谐波和增加输出电压的调节范围，因此在大功率逆变器和高性能逆变器领域得到了广泛的应用。
有源逆变器通过多级结构的设计和控制，能够实现更高的工作频率和更大的功率范围。
4、智能化和数字化控制。
有源逆变器采用了现代控制理论和数字信号处理技术，能够实现更高精度的电压和频率调节，提高了系统的响应速度和稳定性。
同时，智能化控制技术也使得有源逆变器具有了更多的功能和应用场景，为电力电子领域的发展带来了新的机遇。
有源逆变的原理及应用
有源逆变的原理及应用有源逆变是指通过主动器件，如晶体管、MOSFET等，控制输入电源的直流电压，将其转换为输出电压频率和形状不同于输入电源的交流电信号的一种电路实现方式。
有源逆变的原理主要包括以下几个方面：1. 开关控制：有源逆变的核心是通过开关控制器件的导通和截止来实现输入电压的切换。
根据不同的信号控制方式，有源逆变可以分为脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）两种。
2. 能量存储与转移：在有源逆变中，主动器件通过周期性的开关动作，将电能从输入电源转移到输出负载上。
为了保持输出电压的稳定性，通常需要添加电感、电容等被动元件，实现能量的存储和转移。
3. 控制电路：有源逆变还需要一个控制电路，用于检测输出电压的波形和幅值，并根据需要调整开关器件的导通和截止时间。
通过反馈控制，可以实现输出电压的稳定性和精确性。
有源逆变的应用非常广泛，主要体现在以下几个方面：1. 高频电源：由于有源逆变可以将输入直流电源转换为高频交流电信号，因此在高频电源方面具有广泛的应用。
如通信设备、电子设备等需要高频电源供电时，可以使用有源逆变来实现。
2. 电力传输：有源逆变可以将直流电源转换为交流电源，使得电能可以通过交流形式进行传输，从而实现远距离传输。
在高压直流输电、电力电子变压器等领域，有源逆变发挥着重要的作用。
3. 可再生能源利用：有源逆变也是实现可再生能源（如太阳能、风能等）利用的重要技术。
通过将可再生能源转换为交流电源，可以供给家庭、工业和商业用电，实现能源的可持续利用。
4. 电动汽车：有源逆变在电动汽车领域的应用越来越广泛。
电动汽车的驱动电机需要交流电源进行驱动，而电动汽车的电池输出的是直流电。
有源逆变可以将电池输出的直流电转换为交流电，使得驱动电机可以工作。
5. 变频调速：在工业控制领域，有源逆变广泛应用于电机的变频调速系统中。
通过调整有源逆变输出的交流电频率和电压，可以实现电机的调速，从而满足不同工况下的需求。
有源逆变电路基本知识
第一节 有源逆变电路基本知识
一、
整流与逆变的关系
前面两章讨论的是把交流电能通过晶闸管变换为直流电能并供给负载的可控整流电路。
但生产实际中，往往还会出现需要将直流电能变换为交流电能的情况。
例如，应用晶闸管的电力机车，当机车下坡运行时，机车上的直流电机将由于机械能的作用作为直流发电机运行，此时就需要将直流电能变换为交流电能回送电网，以实现电机制动。
又如， 运转中的直流电机，要实现快速制动，较理想的办法是将该直流电机作为直流发电机运行，并利用晶闸管将直流电能变换为交流电能回送电网，从而实现直流电机的发电机制动。
相对于整流而言，逆变是它的逆过程，一般习惯于称整流为顺变，则逆变的含义就十分明显了。
下面的有关分析将会说明，整流装置在满足一定条件下可以作为逆变装置应用。
即同一套电路，既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态， 这样的电路统称为变流装置。
变流装置如果工作在逆变状态，其交流侧接在交流电网上，电网成为负载， 在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到电网中去， 这样的逆变称为“有源逆变”。
如果逆变状态下的变流装置，其交流侧接至交流负载，在运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给负载，这样的逆变则称为“无源逆变”或变频电路。
二、 电源间能量的变换关系图 4-1
两个电源间能量的传送
(a) 同极性连接E 1>E 2； (b) 同极性连接E 2>E 1； (c) 反极性连接
E 2
(a)E 12
(b)E 2
(c)。
第四章 有源逆变电路
逆变状态和整流状态的区别：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
第二节
三相有源逆变电路
2.逆变角的概念：
为实现逆变，需一反向的EM ，而Ud因a﹥π/2已自动变为负值，满足逆 变条件。因而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。 把 a >π /2时的控制角用π - a =β 表示，β称为逆变角。 整流状态：α＜π/2， 相应的β＞π/2；
第三节
结论：
逆变失败与最小逆变角的限制
1.β不能等于零。
2.β不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。
第三节
逆变失败与最小逆变角的限制
二、 确定最小逆变角βmin的依据
有源逆变时允许采用的最小逆变角 应等于
min=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。
极流入，该电源吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电流
的乘积来决定。 （ EG ﹥ EM,整流； EG ﹤ EM ：逆变 ） (3) 两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形成电源间 的短路， 应当避免发生这种情况。
第一节 逆变的概念
三、 有源逆变产生的条件
改变EM的极性； Ud极性也必须相反。 怎样使Ud方向相反？
有源逆变电路的控制电路在设计时，应充分考虑变压器漏电 感对晶闸管换流的影响以及晶闸管由导通到关断存在着关断
时间的影响，否则会由于逆变角β 太小造成换流失败，导致
逆变颠覆的发生。 以共阴极三相半波电路为例， 分析由于β 太小而对逆变电 路产生的影响。
有源逆变
1、逆变失败
（1）触发脉冲丢失引起的 逆变失败
（2）逆变电路工作时逆 变角太小引起失败与逆变角的限制
（1）逆变失败的原因： 晶闸管损坏、触发脉冲丢失、 1 快速熔断器烧坏 逆变电路工作时，逆变角太小 2 （2）最小逆变角的确定 0~250） 换相重叠角γ（ 15 1 2 晶闸管关断时间所对应的电度角δ0 安全余量角θa(100左右) 3 所以βmin≥ γ+δ0+θa≈300~350 4
1、无源逆变电路：将直流电能变为交流能输出 至负载。感应加热、电火花加工、列车照明高频电 子镇流器等,主要用于变频电路
2、有源逆变电路：将直流电能变为交流电能输出
给交流电网。直流电动机可逆调速、绕线转子感应 电动机的串级调速、高压直流输电 3、有源逆变器：完成有源逆变的装置称为有源 逆变器。
一、单相桥式可控整流反电动势负载电路 u
id
d
VT1
VT2
E M E
Ud
E
0
u2
Rd VT4 VT3 Rd
ug
id Id id Ld uL
E M
0
α 1.3 θ
2.4
ω t 1.3
ωt
Ud 1 ud uL
ud
E
0
VT1
VT2
u2
ud
VT3
Ud 1
Rd
ug
id
α θ
1.3 2.4
ωt
1.3
VT4
0
ωt
３－１ 有源逆变的工作原理
一、有源逆变的工作原理
１、重物提升，变流器 工作于整流状态
2、重物下放，变流器 工作于逆变状态
结论：有源逆变的条件
（1）外部条件：一定要有直流电源E，其极性必须与晶 闸管的导通（直流电流）方向一致，其值应稍大于变流器 直流侧的平均电压Ud。 （2）内部条件：变流器必须工作在α＞2 的区域内，使 Ud ＜ 0 。
有源逆变概念及工作原理
有源逆变一、单相有源逆变电路逆变电路的分类整流是把交流电变换成直流电供应负载，则，能不能反过来，利用相控整流电路把直流电变为交流电呢？完全可以。
我们把这种整流的逆过程称为逆变。
在许多场合，同一套晶闸管或其它可控电力电子变流电路既可作逆变，这种装置称为变流装置或变流器。
根据逆变输出交流电能去向的不同，所有逆变电路又分为有源逆变和无源逆变两种。
前者以电网为负载，即逆变输出的交流电能回送到电网，后者则以用电器为负载，如交流电机、电炉等。
变流器的两种工作状态用单相桥式可控整流电路能替代发电机给直流电动机供电，为使电流连续而平稳，在回路中串接大电感Ld称为平波电抗器。
这样，一个由单相桥式可控整流电路供电的晶闸管－直流电动机系统就形成了。
在正常情况下，它有两种工作状态，其电压电流波形分别示于图3－1、图3－2中。
1.变流器工作于整流状态〔0<a<p /2〕在图3－1中，设变流器工作于整流状态。
由单相全控整流电路的分析可知，大电感负载在整流状态时U d＝0.9U2cosa，控制角的移相围为0～90 ° ，U d为正值，P点电位高于N点电位，并且U d应大于电动机的反电势E，才能使变流器输出电能供应电动机作电机运行。
此时，电能由交流电网流向直流电源〔即直流电动机M的反电势E〕。
图3－12.变流器工作与逆变状态〔p /2<a<p 〕在图3－2中，设电机M作发电机运行〔再生制动〕，但由于晶闸管元件的单向导电性，回路电流不能反向，欲改变电能的传送方向，只有改变电机输出电压的极性。
在图3－2中，反电势E的极性已反了过来，为了实现电动机的再生制动运行，整流电路必须吸收电能反应回电网，也就是说，整流电路直流侧电压平均值U d也必须反过来，即U d为负值，P点电位低于N点电位且电机电势E应大于U d。
此时电路电能的流向与整流时相反，电动机输出电功率，为发电机工作状态，电位则作为负载吸收电功率，实现了有源逆变。
第三章 有源逆变电路
过渡过程时间以及限制过大的反接制动电
流，可将桥路触发脉冲移到α>900，即工作在逆变状态。在初始阶段KM1尚未
断开，在电抗器中的感应电动势作用下，电路进入有源逆变状态，将电抗器中的能量逆变 为交流能量返送电网。
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二、采用两组变流桥的可逆电路 常用的反并联电路。
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反并联可逆电路常用的有：逻辑无环流、有环流以及错位无环流三种工作方式， 现分别叙述如下： （一）逻辑控制无环流可逆电路的基本原理
当电动机磁场方向不变时，正转时由Ⅰ组桥供电；反转时由Ⅱ组桥供电， 采用反并联供电可使直流电动机在四个象限内运行。
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。
换相的裕量角不足，引起换相失败。
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现以三相半波电路为例，见下图，当A相晶闸管ＶＴ1导通到ωt4时，在正常情况下Ｕg2触发 ＶＴ2管换到B相导通。现由于Ｕg2丢失或ＶＴ2管损坏或B相快速熔断器烧断或B相缺相供 电等原因，ＶＴ2管无法导通，ＶＴ1管不受反压无法关断，使ＶＴ1管沿着A相电压波形 继续导通到正半周，如图中剖面线所示，使电源瞬时电压与Ｅ顺极性串联，出现很大的短 路电流流过晶闸管与负载，这称为逆变失败或逆变颠覆。
PdRId 2EMId
（2-107）
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。
电力电子技术——有源逆变电路
其值为
E0 Ud 1.17U2 cos60 0.585U2
非线性特性
图4-10 电流断续时电动势的特性曲线
Goback
❖实际上，当Id减小至某一定值Idmin以后，电流变 为断续，真正的理想空载点远大于此值，因为
此时晶闸管触发导通时的相电压瞬时值为 2U2 。
❖考虑直流等效回路，左侧电源为脉动直流电压
ud波形，最大瞬时值为 2U 2 ，并且由于整流器
件的单向导电性，回路电流Id的方向是固定的，
只有当反电动势EM等于脉动直流电压ud的最大
峰值时，电流才能完全等于零，否则，只要EM
比ud的最大峰值略小一点，就总是存在断断续
续的电流脉冲。因此 2U2 才是实际的理想空载
no Ke
Goback
2. 电流断续时电动机的机械特性 • 由于整流电压是一个脉动的直流电压，当电动
机的负载减小时，平波电抗器中的电感储能减 小，致使电流不再连续，此时电动机的机械特 性也就呈现出非线性。
• 电流断续时电动机机械特性的第一个特点: 当 电流断续时，电动机的理想空载转速抬高。
❖由三相半波电路电流连续时反电动势表达式，
变化很小也可引起很大的转速变化。
❖ 设整流控制角一定，由于轻载时电流断续，各晶闸管 的导通角 120 ，此时ud波形将发生一定的变化，水 平直线E以下的部分作用时间将比电流连续时缩短，负 面积减小，平均面积Ud比电流连续时的计算值升高， 在电流连续的条件下得出的Ud计算公式不再适用。
整流波形
图4-11 考虑电流断续时不同时反电动势的特性曲线
➢整流输出电压ud是脉动的，可分为两部分：直 流分量Ud，和交流分量。交流电流分量的大小 主要取决于直流侧的回路电感，特别是平波电