有源逆变概念及工作原理Word文档格式.docx
- 文档编号:19151211
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:7
- 大小:77.82KB
有源逆变概念及工作原理Word文档格式.docx
《有源逆变概念及工作原理Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有源逆变概念及工作原理Word文档格式.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
整流是把交流电变换成直流电供给负载,那么,能不能反过来,利用相控整流电路把直流电酿成交流电呢?
完全可以.我们把这种整流的逆过程称为逆变.在许多场所,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分歧,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,如交流机电、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机电给直流电念头供电,为使电流连续而平稳,在回路中串接年夜电感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-直流电念头系统就形成了.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,年夜电感负载在整流状态时Ud=0.9U2cosa,控制角的移相范围为0~90°
Ud为正值,P点电位高于N点电位,而且Ud应年夜于电念头的反电势E,才华使变流器输出电能供给电念头作机电运行.此时,电能由交流电网流向直流电源(即直流电念头M的反电势E).
图3-1
2.变流器工作与逆变状态(p/2<
p)
在图3-2中,设机电M作发机电运行(再生制动),但由于晶闸管元件的单向导电性,回路内电流不能反向,欲改变电能的传送方向,只有改变机电输出电压的极性.在图3-2中,反电势E的极性已反了过来,为了实现电念头的再生制动运行,整流电路必需吸收电能反馈回电网,也就是说,整流电路直流侧电压平均值Ud也必需反过来,即Ud为负值,P点电位低于N点电位且机电电势E应年夜于Ud.此时电路内电能的流向与整流时相反,电念头输出电功率,为发机电工作状态,电位则作为负载吸收电功率,实现了有源逆变.为了防止过电流,应满足E约即是Ud,在恒定励磁下,E取决于电念头的转速,而Ud则由调节控制角a来实现.
图3-2
实现有源逆变的条件
由上述有源逆变工作状态的原理分析可知,实现有源逆变必需同时满足两个基本条件:
其一,外部条件,要有一个能提供逆变能量的直流电源.其二,内部条件,变流器在控制角a>
p/2的范围内工作,使变流器输出的平均电压Ud的极性与整流状态时相反,年夜小应和直流电势配合,完成反馈直流电能回交流电网的功能.
从上面的分析可以看出,整流和逆变、交流和直流在晶闸管变流器中互相联系着,并在一定条件下可互相转换,同一个变流器,既可以作整流器,又可以作逆变器,其关键是内部和外部的条件.
不难分析,半控桥式电路或具有续流二极管的电路,因为不成能输出负电压,变流器不能实现有源逆变,而且也不允许直流侧呈现反极性的直流电势.
二、三相有源逆变电路
三相半波逆变电路
1.工作原理
图3-3为三相半波机电负载电路,负载回路接有年夜电感,电流连续.当a在0~p/2范围内变更时,平均值Ud总为正值,且Ud应略年夜于E.此时电流id从Ud正端流出,从E的正端流入,机电作为电念头运行,吸收电能,这就是三相半波电路的整流工作状态.
图3-3
对逆变状态(p/2<
p),选取和整流状态相对应的条件进行分析,假设此时电念头反电势的极性已反接(如图3-4(a)所示).因为有了继续的直流电势和极年夜的电感Ld,主电路电流始终连续.
图3-4
变流器输出电压必需如图3-4(b)中粗黑线所示.当a在p/2~p范围内变更时,输出平均值Ud为负,其极性是上负下正,此时电念头的电势E应稍年夜于Ud.主电路内的电流Id方向没有变,可是它从E的正极流出,到Ud的正端流入,所以电能倒送.
2.逆变角b及逆变电压的计算
三相半波电路在整流和逆变范围内,只要电流连续,每个晶闸管的导通角都是2p/3,故不论控制角a为何值,直流侧输出电压的平均值和a的关系都为
为分析和计算方便起见,电路进入逆变状态时,通经常使用逆变角b暗示.规定b角计算的起始点为控制角a=p处,计算方法为自a=p(b=0)的起始点向左方计算,因此控制角和逆变角的关系是a+b=p,或b=p-a.
三相桥式全控有源逆变电路
1.逆变电路波形分析
图3-5(a)为三相有源逆变电路.根据以前的分析,在区间0<
p/2,电路工作于整流状态;
a=p/2时,Ud=0;
在p/2<
p时,电路工作于有源逆变状态.图3-5(b~d)暗示a=p5/6时的典范工作情况下电路中各点的波形.
图3-5
2.逆变电路电量计算
考虑变压器漏抗时,逆变器输出电压为
在三相逆变电路中,其它的电量,如电流平均值、晶闸管电流的平均值和有效值、变压器的容量计算等,均可依照整流电流的计算原则进行.
三、逆变失败的原因
逆变失败的界说
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又重新酿成正值,使输出平均电压和直流电势酿成顺向串连,外接的直流电源通过晶闸管电路形成短路,这种情况称为逆变失败,或称为逆变倾覆,这是一种事故状态,应当防止.
逆变失败的原因
造成逆变失败的原因很多,年夜致可归纳为四类,今以三相半波逆变电路为例,加以说明.
1.触发电路工作不成靠
触发电路不能适时地,准确地给各晶闸管分配脉冲,如脉冲丧失,脉冲延迟等,致使晶闸管工作失常.如图3-6所示,当a相晶闸管T1导通到wt1时刻,正常情况时ug2触发T2管,电流换到b相,如果在wt1时刻,触发脉冲ug2遗漏,T1管不受反压而关不竭,a相晶闸管T1将继续导通到正半周,使电源瞬时电压与直流电势顺向串连,形成短路.
图3-6
图3-7标明脉冲延迟的情况,ug2延迟到wt2时刻才呈现,此时a相电压ua已年夜于b相电压ub,晶闸管T2接受反向电压,不能被触发导通,晶闸管T1也不能关断,相当于ug2遗漏,形成短路.
图3-7
2.晶闸管发生故障
在应该阻断期间,元件失去阻断能力;
或在应该导通时刻,元件不能导通,如图3-8所示.在wt1时刻之前,由于T3接受的正向电压即是E和uc之和,特别是当逆变角较小时,这一正向电压较高,若T3的断态重复峰值电压裕量缺乏,则达到wt1时刻,本该由T1换相到T2,但此时T3已导通,T2因接受反压而无法导通,造成逆变失败.
图3-8
3.换相的裕量角缺乏
存在重叠角或给逆变工作带来晦气的后果,如以T1和T2的换相过程来分析,当逆变电路工作在b>
g时,经过换相过程后,b相电压ub仍高于a相电压ua,所以换相结束时,能使T1接受反压而关断.如果换相的裕量角缺乏,即当b<
g时,从图3-9的波形中可以看出,当换相尚未结束时,电路的工作状态达到P点之后,a相电压ua将高于b相电压ub,晶闸管T2则将接受反向电压而重新关断,而应该关断的T1却还接受正电压而继续导通,且a相电压随着时间的推迟愈来愈高,致使逆变失败.
图3-9
4.交流电源发生异常现象
在逆变运行时,可能呈现交流电源突然断电,缺相或电压过高等现象.如果在逆变工作时,交流电源发生缺相或突然消失,由于直流电势E的存在,晶闸管仍可触发导通,此时变流器的交流侧由于失去了同直流电势极性相反的交流电压,因此直流电势将经过晶闸管电路而被短路.
最小逆变角简直定
由上可见,为了保证逆变电路的正常工作,必需选用可靠的触发器,正确选择晶闸管的参数,而且采用需要的办法,减少电路中du/dt和di/dt的影响,以免发生误导通.为了防止意外事故,与整流电路一样,电路中一般应装有快速熔断器或快速开关,以资呵护.另外,为了防止发生逆变倾覆,逆变角b不能太小,必需限制在某一允许的最小角度内.
逆变时允许采纳的最小逆变角b应为
β=δ+γ+θ'
式中
d---晶闸管的关断时间tq折合的电角度,称恢复阻断角,d=tq;
g---换相重叠角;
q'
---平安裕量角.
⏹电流跟踪PWM(CFPWM,CurrentFollowPWM)的控制方法是:
在原来主回路的基础上,采纳电流闭环控制,使实际电流快速跟随给定值,在稳态时,尽可能使实际电流接近正弦波形,这就能比电压控制的SPWM获得更好的性能
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 有源 概念 工作 原理
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)