第四章：有源逆变

（2）保护措施：装快速熔断器或快速开关；
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有源逆变
4、确定最小逆变角 min 的依据
（1）最小逆变角 min = + +
: SCR的关断时间 tq 折合的电角度， 叫恢复阻断角， = tq
: 换相重叠角（约为15~20 ）
: 安全裕量角（一般取10 ）
有源逆变
cos ()cos2xBId
6U2
• 其它的电量，如负载电流平均值、晶闸管电流平均值和 有效值，变压器的容量计算等，均可按照整流电路的计 算原则进行 。
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有源逆变
二、三相桥式全控有源逆变电路
1、变流器工作于逆变状态（ 2 ）
Ud 0 , E 0 Ud E
❖ 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。
u20
u10
O
id
id = iV T1+ iV T2
iV T2
iV T1
iV T2
O
t Ud<EM
Id t
电 动 机 输
a)单相全波电路的整流和逆变b)
出
图2-45
电
间图图只值，a能，b逆UMd改且U为电变Md变|可E回正动时ME通馈M|值运>极制过|U，性行在动改d。|并，，，变为π由才且全/了于能2U来波防晶d把～止>进电闸电Eπ两管能行M路之，电的从调工间动才单直节势作。向能流顺，导侧在输向电送逆整出串性到变流联I，交d状，。状I流dU方态侧态d极向,时实，性不现U也变d逆为必，变在负须欲。0反改值～过变，来电π，能/2即的之U输d功率送应方为向负，
有源逆变
第 4 章 有源逆变与相 控变流器特性
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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。
R6xB
20.15
15.26(A)
2
北京交通U大d学电Id气R工E程学1院5.26229025.95(V)
4-27
例 4-1（续）
有源逆变
负载侧的功率为 P d U d Id 2.5 5 1 9 .2 5 6 39 (W )60
负载功率为负值，表明负载侧实际是供出电能回馈到电 网的。
Pd又可解为 P d U d Id (U d 0co s U d)Id ( 2.2 5 2 7 .2) 9 1.2 56 2.5 1 9 .2 5 6 39 (W )60
有源逆变
2、逆变失败的原因（续）
（3）晶闸管发生故障（指晶闸管失去阻断能力 或失去导通能力）
T3失去阻断 能力
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有源逆变
2、逆变失败的原因（续）
（4）换相的裕量角不足
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有源逆变
2、逆变失败的原因（续）
xa ud
Ra
-
+
M ua
+
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例 4-2（续）
有源逆变
解： 1. 由于电机处于稳定的再生制动状态，电动机向交 流电网回馈电能 ，且晶闸管不能逆向导通电流，据此 可以确定整流器输出电压Ud和电动机端电压Ua的极性 为下“+”上“-”。
• 在可逆拖动系统中，通常采用两套变流器 相互切换。
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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 ＋ =
1
VT1
L
1
VT1
L
交流 电网 输出 电功
率
0 u10
iV T1
u20VT2
2
iV T2
ud
id R
电能
+
M EM -
ud u10
u20
u10
Ud>EM
O
t
id
id = iV T1+ iV T2
iV T1
iV T2
iV T1
Id
O
t
0
iVT1 ud
id R
VT2
电能
-
2
iV T2
M EM +
ud
u10
一、 三相半波有源逆变电路
1、变流器工作于整流状态（ 0 2 ）
Ud 0 , E 0， Ud E， M工作于电动状态
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有源逆变
三相半波有源逆变电路（续）
2、变流器工作于逆变状态（ 2 ）
电动机工作于发电状态，由于Id方向不能改变，因而要求： Ud 0 （反极性） , E 0 （反极性）
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有源逆变
3、单相桥式电路逆变电压的计算
➢ 变流器直流侧电压计算公式
Ud 0.9U2cos 0.9U2 cos
➢ 考虑换相重叠角
Ud0.9U2cos2xBId
cos ()cos2xBId
2U2
• 其它的电量，如负载电流平均值、晶闸管电流平均值 和有效值，变压器的容量计算等，均可按照整流电路 的计算原则进行 。
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有源逆变
要求及重点
• 理解和掌握单相、三相有源逆变电路的工作原 理，有源逆变的应用和整流电路的功率因数及 其改善的方法。
• 重点：波形分析法，有源逆变的条件和有源逆 变失败的原因。
（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）。
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有源逆变
三、逆 变 失 败及最小逆变角的限制
1、定义：
逆变运行时，一旦发生换相失败，使整流 电路由逆变工作状态进入整流工作状态， Ud又重新变成正值，使输出平均电压和直 流电势变成顺向串联，外接的直流电源通 过SCR电路形成短路，这种情况称为逆变 失败，或称为逆变颠覆。
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2、三相桥式电路逆变电压的计算 ➢变流器直流侧电压计算公式
有源逆变
Ud 2.34U2cos 2.34U2 cos
➢ 考虑换相重叠角
Ud2.3U 42cos3xBId
cos ()cos2xBId
6U2
• 其它的电量，如负载电流平均值、晶闸管电流平均值 和有效值，变压器的容量计算等，均可按照整流电路 的计算原则进行 。
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有源逆变
3、实现有源逆变的条件
➢ 从上述分析中，可以归纳出要实现有源逆变， 必须满足下列条件：
（1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一 致，其值大于变流器直流侧平均电压。
（2）晶闸管的控制角 >π/2，使Ud为负值。
➢ 半控桥或输出端有续流二极管的电路，因其
（5）交流电源发生异常现象，如 交流电源突然断电 交流电源电压太低 交流电源缺相
不论什么原因，逆变失败的后果都是造成电流 急剧上升！
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有源逆变
3、避免逆变失败的措施
（1）预防措施 ➢采用可靠的触发电路； ➢选用可靠的SCR，防止误导通； ➢逆变角 不能太小，必须限制在某一允许 的最小角度内。
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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
Ud E
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有源逆变
三相半波有源逆变电路（续）
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3、三相半波电路逆变电压的计算
➢ 变流器直流侧电压计算公式
Ud 1.17U2cos 1.17U2cos
➢ 考虑换相重叠角
U d1.1U 72co s3 2x BId
一、有源逆变的概念
1、直流发电机—电动机系统电能的流转
➢电➢电功➢出图流率功a图图反。b率Mc向，电回，两由动馈电从于运制动MR转动流势，状一向顺E态般G向G，。都>串EM故很联M作，M小，发电输，向电流出实电运I电际d阻从转功上RG，率形流供此，成向电时G短M，则，，路G吸EM，和M收>吸在ME电收G工均功，输作