第1頁有源逆變電路的應(yīng)用直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng)圖2.26兩組變流器的反并聯(lián)可逆電路及工作狀態(tài)（p89,圖2.53）第2頁直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)圖2.27直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)之間電能的流轉(zhuǎn)a）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EG

>EM

b）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EM>EG

c）兩電動(dòng)勢(shì)反極性，形成短路電路過程分析。兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向低的，回路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)間交換很大的功率。2.7.3有源逆變的基本原理第3頁用單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)有源逆變產(chǎn)生的條件a)b)u10udu20u10aOOwtwtIdidUd>EMu10udu20u10OOwtwtIdidUd<EMaiVT1iVT2iVT2id=iVT+iVT12id=iVT+iVT12iVT1iVT2iVT1圖2.28單相全波電路的整流和逆變運(yùn)行過程（p81，圖2.45）ωt1ωt1ωt2ωt3ωt2ωt4電動(dòng)機(jī)M電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)M發(fā)電回饋制動(dòng)運(yùn)行2.7.3有源逆變的基本原理第4頁（1）外部條件——有直流電動(dòng)勢(shì)源，其極性必須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)稍大于變流器直流側(cè)平均電壓。（2）內(nèi)部條件——要求晶閘管的控制角α＞π/2，使Ud為負(fù)值。（3）充分條件——電路直流回路中必須要有足夠大的電感，以保證有源逆變連續(xù)進(jìn)行。從上述分析中，可以歸納出產(chǎn)生逆變的條件：半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。2.7.3有源逆變的基本原理第5頁2.7.4

三相有源逆變電路逆變和整流的區(qū)別：控制角不同

以自然換相點(diǎn)作為計(jì)量的起始點(diǎn)，并以此向右計(jì)量。0<<p

/2時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。

p

/2<

<

p時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)?？裳赜谜鞯霓k法來處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各項(xiàng)問題。把a(bǔ)>p/2時(shí)的控制角用p-

=b表示，b稱為逆變角。逆變角b和控制角a的計(jì)量方向相反，其大小自b=0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量。第6頁電路結(jié)構(gòu)、波形分析及基本數(shù)量關(guān)系圖2.29三相橋構(gòu)成的有源逆變電路

wuv2.7.4

三相有源逆變電路第7頁圖2.30

三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形(p82)uuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvuuwuvwuuuvuwuuuvuwuuuvuwuuuvu2udwtOwtOb=p4b=p3b=p6b=p4b=p3b=p6wt1wt3wt22.7.4

三相有源逆變電路第8頁每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2p/3，故流過晶閘管的電流有效值為：從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為：當(dāng)逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：2.7.4

三相有源逆變電路第9頁2.7.5逆變失敗與最小逆變角（一）逆變失?。孀冾嵏玻┑母拍钅孀儠r(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流。（二）逆變失敗的原因（1）觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)地、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延遲等，致使晶閘管不能正常換相，使交流電源電壓和直流電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，形成短路。u10udu20u10OOwtwtIdidUd<EMaiVT1iVT2iVT2id=iVT+iVT12ωt1ωt2ωt3ωt4第10頁（2）晶閘管發(fā)生故障，在應(yīng)該阻斷期間，器件失去阻斷能力，或在應(yīng)該導(dǎo)通時(shí)間，器件不能導(dǎo)通，造成逆變失敗。（3）在逆變工作時(shí)，交流電源發(fā)生缺相或突然消失，由于直流電動(dòng)勢(shì)EM的存在，晶閘管仍可導(dǎo)通，此時(shí)變流器的交流側(cè)由于失去了同直流電動(dòng)勢(shì)極性相反的交流電壓，因此直流電動(dòng)勢(shì)將經(jīng)過晶閘管電路而短路。2.7.5逆變失敗與最小逆變角（4）由于存在重疊角γ，換相裕量角不足，引起換相失敗。第11頁2.7.5逆變失敗與最小逆變角換相重疊角的影響：當(dāng)b>g時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。如果b<g，該通的晶閘管（VT1）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT3)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。圖2.31交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過程的影響udOOidwtwtuuuvuwuuuvpbg

<gagb

>giVT1iVTiVT3iVTiVT322

結(jié)論：為了防止逆變失敗，逆變角β不能太小，其最小值必須加以限制。第12頁（三）最小逆變角β確定的依據(jù)（1）逆變時(shí)允許采用的最小βmin角應(yīng)等于

式中，δ為晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度,γ

為換相重疊角,θ’為安全裕量角。晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq可達(dá)200～300μs，折算成電角度δ約為4°～5°。而重疊角γ是隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。θ’一般取10o。2.7.5逆變失敗與最小逆變角第13頁2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流晶閘管相控裝置對(duì)觸發(fā)電路的要求圖2.32常見的觸發(fā)脈沖波形（1）觸發(fā)脈沖必須有足夠的功率，保證在允許的整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，對(duì)所有合格的元件都能可靠觸發(fā)。（2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的寬度，以保證晶閘管可靠導(dǎo)通。。（3）觸發(fā)脈沖的前沿應(yīng)盡量陡些。（4）觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能夠根據(jù)控制信號(hào)的要求在規(guī)定的范圍內(nèi)移動(dòng)。（5）觸發(fā)脈沖與晶閘管主回路電源電壓必須同步。（6）觸發(fā)電路與晶閘管主回路之間有必要的電氣隔離。

作用：產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。第14頁晶閘管變流裝置觸發(fā)電路簡介（1）主要有3種類型

A、由分立元件組成的觸發(fā)電路，一般稱之為分立式觸發(fā)電路。

B、由模擬集成電路和少量的外圍元件組成的模擬集成觸發(fā)電路。

C、數(shù)字觸發(fā)電路。2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第15頁（2）一種比較典型的分立式觸發(fā)電路—

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路

1）脈沖形成與放大環(huán)節(jié)

2）鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)

3）同步環(huán)節(jié)

4）強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)

5）雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)圖1.28同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第16頁1）脈沖形成與放大環(huán)節(jié)

E1R7E2-E1uco2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第17頁2）鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成電路由V1、V2、V3和C2等元件組成，其中V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路。2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第18頁

3）同步環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié)是由同步變壓器TS、VD1、VD2、C1、R1和晶體管V2組成。同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，用同步變壓器的二次電壓來控制V2的通斷作用，這就保證了觸發(fā)脈沖與主電路電源同步。R2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第19頁4）強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)

36V交流電壓經(jīng)整流、濾波后得到50V直流電壓，經(jīng)R15對(duì)C6充電，B點(diǎn)電位為50V。當(dāng)V8導(dǎo)通時(shí)，C6經(jīng)脈沖變壓器一次側(cè)R16、V8迅速放電，形成脈沖尖峰，由于有R15的電阻，且電容C6的存儲(chǔ)能量有限，B點(diǎn)電位迅速下降。當(dāng)B點(diǎn)電位下降到14.3V時(shí)，VD15導(dǎo)通，B點(diǎn)電位被15V電源鉗位在14.3V，形成脈沖平臺(tái)。C5組成加速電路，用來提高觸發(fā)脈沖前沿陡度。2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第20頁5）雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)觸發(fā)電路自身在一個(gè)周期內(nèi)可輸出兩個(gè)間隔60o的脈沖，稱內(nèi)雙脈沖電路。而在觸發(fā)器外部通過脈沖變壓器的連接得到雙脈沖稱為外雙脈沖。本觸發(fā)電路屬于內(nèi)雙脈沖電路。當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8截止，沒有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止，就會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。因此本電路可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角α使V4由截止變導(dǎo)通造成V5瞬時(shí)截止，使得V8輸出脈沖。隔60o的第二個(gè)脈沖是由后一相觸發(fā)單元通過連接到引腳Y使本單元V6截止，使本觸發(fā)電路第二次輸出觸發(fā)脈沖。2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第21頁在三相橋式全控整流電路中，雙脈沖環(huán)節(jié)的可按下圖接線。六個(gè)觸發(fā)器的連接順序是：1Y-2X、2Y-3X、3Y-4X、4Y-5X、5Y-6X、6Y-1X。2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第22頁6）脈沖封鎖二極管VD5陰極接零電位或負(fù)電位，使V7、V8截止，可以實(shí)現(xiàn)脈沖封鎖。VD5用來防止接地端與負(fù)電源之間形成大電流通路。2.8相控變流裝置的觸發(fā)電流第23頁（3）模擬集成觸發(fā)電路分為3類：第一類是利用運(yùn)算放大器、時(shí)基電路(如555、556)等集成電路和部分分立元件構(gòu)成的觸發(fā)電路第二類是在分立式觸