有源逆变概念及工作原理.docx
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有源逆变概念及工作原理
有源逆变
宇文皓月
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给负载,那么,能不克不及反过来,利用相控整流电路把直流电变成交流电呢?
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 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应大于电动机的反电势E,才干使变流器输出电能供给电动机作电机运行。 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3-1 2.变流器工作与逆变状态(p/2 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,回路内电流不克不及反向,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馈回电网,也就是说,整流电路直流侧电压平均值Ud也必须反过来,即Ud为负值,P点电位低于N点电位且电机电势E应大于Ud。 此时电路内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。 为了防止过电流,应满足E约等于Ud,在恒定励磁下,E取决于电动机的转速,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,实现有源逆变必须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,大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,变流器不克不及实现有源逆变,而且也不允许直流侧出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为三相半波电机负载电路,负载回路接有大电感,电流连续。 当a在0~p/2范围内变动时,平均值Ud总为正值,且Ud应略大于E。 此时电流id从Ud正端流出,从E的正端流入,电机作为电动机运行,吸收电能,这就是三相半波电路的整流工作状态。 图3-3
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