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文檔簡介

1、3.7 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài) 3.7.1 3.7.1 逆變的概念逆變的概念3.7.2 3.7.2 三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)3.7.3 3.7.3 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制逆變逆變把直流電轉變成交流電,把直流電轉變成交流電,整流的逆過程整流的逆過程。逆變電路逆變電路把直流電逆變成交流電的電路。把直流電逆變成交流電的電路。有源逆變電路有源逆變電路交流側和電網(wǎng)連接。交流側和電網(wǎng)連接。無源逆變電路無源逆變電路變流電路的交流側不與電網(wǎng)連接,變流電路的交流側不與電網(wǎng)連接, 而接到負載。而接到負載。3

2、.7.1 3.7.1 逆變的概念逆變的概念 1.1.什么是逆變?為什么要逆變?什么是逆變?為什么要逆變? 對于可控整流電路,滿足一定條件就可工作于有源逆對于可控整流電路,滿足一定條件就可工作于有源逆變,其電路形式未變,只是電路工作條件轉變。既工變,其電路形式未變,只是電路工作條件轉變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài),稱為作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài),稱為變流電路變流電路。2.2.直流發(fā)電機直流發(fā)電機電動機系統(tǒng)電能的流轉電動機系統(tǒng)電能的流轉 GMdEEIRMGdEEIRGGdPE IMMdPE I2RdPI R3. 3. 逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件 圖圖2-45 2-45 單相全波電路的整流

3、和逆變單相全波電路的整流和逆變 重物提升,變流器工作于整流狀態(tài)重物提升,變流器工作于整流狀態(tài) 重物下放,變流器工作于逆變狀態(tài)重物下放,變流器工作于逆變狀態(tài)dMdUEIRMddEUIR 外部條件:外部條件: 內(nèi)部條件:內(nèi)部條件:產(chǎn)生逆變的條件:產(chǎn)生逆變的條件: 有有直流電動勢直流電動勢,其極性和晶閘管導通方向一致,其極性和晶閘管導通方向一致,其值其值大于大于變流器直流側平均電壓。變流器直流側平均電壓。 要求晶閘管電路的控制角要求晶閘管電路的控制角a ap p/2 ,使,使Ud為負值為負值。0a a p p /2 整流整流狀態(tài)狀態(tài) a a = p p /2 中間狀態(tài)中間狀態(tài) p p / /2 a

4、a R;控制角;控制角 =2/3p p 。求不考慮換相過程影響和考慮換相過程影響時,變流求不考慮換相過程影響和考慮換相過程影響時,變流電路直流側平均電壓電路直流側平均電壓Ud、Id和回饋電網(wǎng)的平均功率;和回饋電網(wǎng)的平均功率;并求出電路換相重疊角并求出電路換相重疊角g g 。 解:解:1.1.不考慮換相過程影響不考慮換相過程影響 22.34cos128.7dUUVa 128.720071.31dMdUEIAR 9.18ddPU IkW 2. 2. 考慮換相過程影響考慮換相過程影響 0.314BBXL30.3BXXRp22.34cosdXdUUR Ia22.34cosXdMdUR IEIRa 22

5、.34cos54.85MdXUEIARRa3. 3. 換相重疊角換相重疊角g g 22coscos6BdX IUaag=8.89g2145.16 54.857.962dMdddPI RE IU IkW 22.34cos145.16dXdUUR Ia 10.1 10.1 晶閘管直流電動機系統(tǒng)晶閘管直流電動機系統(tǒng) 10.1.1 10.1.1 工作于整流狀態(tài)時工作于整流狀態(tài)時10.1.2 10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時工作于有源逆變狀態(tài)時10.1.3 10.1.3 直流可逆電力拖動系統(tǒng)直流可逆電力拖動系統(tǒng)對該系統(tǒng)的研究包括兩個方面:對該系統(tǒng)的研究包括兩個方面: 其一是在帶電動機負載時整流電路的工

6、作情況。其一是在帶電動機負載時整流電路的工作情況。 其二是由整流電路供電時電動機的工作情況。其二是由整流電路供電時電動機的工作情況。10.1.1 10.1.1 工作于整流狀態(tài)時工作于整流狀態(tài)時 dMdUEI RU32BBMXRRRp1.1.電流連續(xù)時電動機的機械特性電流連續(xù)時電動機的機械特性 MeEC neenCKdMdUEI RU21.17cosdUUa21.17coseMdC nEUR IUa21.17cosdeeR IUUnCCa22.34cosdeeR IUUnCCa三相半波三相半波 三相橋三相橋其機械特性是一組其機械特性是一組平行的直線平行的直線,其斜率由于內(nèi)阻,其斜率由于內(nèi)阻 不一

7、定相同而稍有差異。不一定相同而稍有差異。調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)a a 角,即可調(diào)節(jié)電動機的轉速。角,即可調(diào)節(jié)電動機的轉速。2.2.電流斷續(xù)時電動機的機械特性電流斷續(xù)時電動機的機械特性 理想空載轉速理想空載轉速nO O高高特點:特點: 機械特性變軟機械特性變軟a a60實際空載反電動勢實際空載反電動勢22Ua a60時為:時為:22cos3Uap隨著隨著a a 的增加,進入斷續(xù)區(qū)的電流值加大。的增加,進入斷續(xù)區(qū)的電流值加大。2min1.46dULI三相半波三相半波 三相橋三相橋2min0.693dULIIdmin:電動機額電流的:電動機額電流的5%10%10.1.2 10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時工作于有

8、源逆變狀態(tài)時 1.1.電流連續(xù)時電動機的機械特性電流連續(xù)時電動機的機械特性 dMdUEI R0cosMddEUI Rb MeEC n01cosddenUI RCb 2.2.電流斷續(xù)時電動機的機械特性電流斷續(xù)時電動機的機械特性 圖圖2-52 電動機在四象限中的機械特性電動機在四象限中的機械特性10.1.3 10.1.3 直流可逆電力拖動系統(tǒng)直流可逆電力拖動系統(tǒng) 三相橋式反并聯(lián)可逆電路三相橋式反并聯(lián)可逆電路 電路的工作情況電路的工作情況 N P 電動機正向運行電動機正向運行 第第1 1象限象限,正轉、電動運行、正組橋工作在整流狀態(tài),正轉、電動運行、正組橋工作在整流狀態(tài) a a Pp p/2 EMU

9、da a 第第2 2象限象限,正轉、發(fā)電運行、反組橋工作在逆變狀態(tài),正轉、發(fā)電運行、反組橋工作在逆變狀態(tài) b bNp p/2 EMUdb b 電動機反向運行電動機反向運行 第第3 3象限象限,反轉、電動運行、反組橋工作在整流狀態(tài),反轉、電動運行、反組橋工作在整流狀態(tài) a a Np p/2第第4 4象限象限,反轉、發(fā)電運行、正組橋工作在逆變狀態(tài),反轉、發(fā)電運行、正組橋工作在逆變狀態(tài) EMUda aEMUdb bb bpp p/ /2 三相橋式反并聯(lián)可逆電路的環(huán)流三相橋式反并聯(lián)可逆電路的環(huán)流 邏輯無環(huán)流可逆電路邏輯無環(huán)流可逆電路 有環(huán)流反并聯(lián)可逆電路有環(huán)流反并聯(lián)可逆電路 錯位無環(huán)流可逆電路錯位無環(huán)

10、流可逆電路 直流可逆電力拖動系統(tǒng),將在后繼課直流可逆電力拖動系統(tǒng),將在后繼課“運動控制運動控制”中進一步分析討論。中進一步分析討論。3.8 3.8 相控電路的驅動控制相控電路的驅動控制 ( (晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路) ) 3.8.1 3.8.1 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路3.8.2 3.8.2 集成集成 觸發(fā)器觸發(fā)器3.8.3 3.8.3 觸發(fā)電路的定相觸發(fā)電路的定相單結管移相觸發(fā)電路單結管移相觸發(fā)電路 阻容移相觸發(fā)電路阻容移相觸發(fā)電路 同步信號為正弦波的觸發(fā)電路同步信號為正弦波的觸發(fā)電路 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 集成觸發(fā)器與數(shù)字觸

11、發(fā)器集成觸發(fā)器與數(shù)字觸發(fā)器 3.8.1 3.8.1 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 三個基本環(huán)節(jié):三個基本環(huán)節(jié):脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成 和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。此外,還有強觸發(fā)和雙窄此外,還有強觸發(fā)和雙窄 脈沖形成環(huán)節(jié)。脈沖形成環(huán)節(jié)。輸出可為輸出可為雙窄雙窄脈沖(適用于有兩個晶閘管同時導通脈沖(適用于有兩個晶閘管同時導通的電路),也可為的電路),也可為單窄單窄脈沖。脈沖。1.1.脈沖形成與放大脈沖形成與放大 V7、V8:脈沖脈沖放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié) V4、V5:脈沖形成環(huán)節(jié):脈沖形成環(huán)節(jié)V4導通,輸出觸導通,輸出觸發(fā)脈

12、沖發(fā)脈沖 V5截至持續(xù)時間截至持續(xù)時間為脈沖寬度為脈沖寬度 R11C3電路由電路由V1、V2、V3和和C2等元件組成等元件組成 V1、VS、RP2和和R3為一恒流源電路為一恒流源電路2.2.鋸齒波形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波形成和脈沖移相環(huán)節(jié) 311111bcccuuidtCI dtI tCC 鋸齒波形成環(huán)節(jié)鋸齒波形成環(huán)節(jié) V2截至持續(xù)時間為鋸齒波寬度截至持續(xù)時間為鋸齒波寬度 V2開關的頻率就是鋸齒波的頻率開關的頻率就是鋸齒波的頻率 V4基極電位:鋸齒波電壓基極電位:鋸齒波電壓ue3 控制電壓控制電壓uco 直流偏移電壓直流偏移電壓up 脈沖移相環(huán)節(jié)脈沖移相環(huán)節(jié) 783678heRRuuRRR67

13、867ppRRuuRRR68768cocoRRuuRRRUco為正值,為正值,M點向前移。點向前移。 Uco為負值,為負值,M點向后移。點向后移。 0cou4bhpuuu4bhpcouuuuUp:控制電壓:控制電壓uco=0=0時,時, 脈沖的初始相位。脈沖的初始相位。 同步同步要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率 相同且相位關系確定。相同且相位關系確定。3. 3. 同步環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié) V2開關的頻率就是開關的頻率就是鋸齒波的頻率鋸齒波的頻率由同步變壓由同步變壓器所接的交流電壓決定。器所接的交流電壓決定。鋸齒波是由開關鋸齒波是由開關V2管來控制的。管來控制的。

14、V2由導通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波由導通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波鋸齒波起點鋸齒波起點基本就是同步電壓由正變負的過零點。基本就是同步電壓由正變負的過零點。V2截止狀態(tài)持續(xù)的時間就是截止狀態(tài)持續(xù)的時間就是鋸齒波的寬度鋸齒波的寬度取決取決于充電時間常數(shù)于充電時間常數(shù)R1C1。5.5.雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) 4.4.強觸發(fā)環(huán)節(jié)強觸發(fā)環(huán)節(jié) VT6VT1VT2 內(nèi)雙脈沖電路內(nèi)雙脈沖電路V5、V6構成構成“或或”門門只要只要V5、V6有一個截止,都會使有一個截止,都會使V7、V8導通,導通, 有脈沖輸出。有脈沖輸出。第一個脈沖由本相觸發(fā)單元的第一個脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對應的控制角對應的控制角a a產(chǎn)

15、生。產(chǎn)生。當當V5、V6都導通時,都導通時,V7、V8都截止,沒有脈沖輸出。都截止,沒有脈沖輸出。隔隔6060 的第二個脈沖是由滯后的第二個脈沖是由滯后6060 相位的后一相觸相位的后一相觸 發(fā)單元產(chǎn)生(通過發(fā)單元產(chǎn)生(通過V6)。)。 3.8.3 3.8.3 觸發(fā)電路的定相觸發(fā)電路的定相 觸發(fā)電路應保證每個晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘觸發(fā)電路應保證每個晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關系。管的交流電壓保持固定、正確的相位關系。2.2.措施:措施: 同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng),同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng), 保證頻率一致。保證頻率一致。 觸發(fā)電路定相的

16、關鍵是確定同步信號與晶閘觸發(fā)電路定相的關鍵是確定同步信號與晶閘 管陽極電壓的關系。管陽極電壓的關系。1.1.觸發(fā)電路的定相觸發(fā)電路的定相鋸齒波中點:鋸齒波中點:30090a3000a 210au301800同步同步3.8.2 3.8.2 集成觸發(fā)器集成觸發(fā)器可靠性高,技術性能好,體積小,功耗低,調(diào)試方便??煽啃愿?,技術性能好,體積小,功耗低,調(diào)試方便。晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及,已逐步取代分晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及,已逐步取代分立式電路。立式電路。模擬與數(shù)字觸發(fā)電路模擬與數(shù)字觸發(fā)電路模擬觸發(fā)電路優(yōu)點:模擬觸發(fā)電路優(yōu)點:結構簡單、可靠;結構簡單、可靠;缺點:缺點:易受電網(wǎng)電壓影響,

17、觸發(fā)脈沖不對稱度較高,易受電網(wǎng)電壓影響,觸發(fā)脈沖不對稱度較高, 可達可達3 3 4 4 ,精度低。,精度低。數(shù)字觸發(fā)電路:數(shù)字觸發(fā)電路:脈沖對稱度很好,如基于脈沖對稱度很好,如基于8 8位單片位單片 機的數(shù)字觸發(fā)器精度可達機的數(shù)字觸發(fā)器精度可達0.70.7 1.51.5 。1. 1. 可控整流電路,可控整流電路,重點掌握:電力電子電路作為分重點掌握:電力電子電路作為分段線性電路進行分析的基本思想;單相全控橋式段線性電路進行分析的基本思想;單相全控橋式整流電路、三相半波可控整流及三相全控橋式整整流電路、三相半波可控整流及三相全控橋式整流電路的原理分析與計算、波形分析,各種負載流電路的原理分析與計

18、算、波形分析,各種負載對整流電路工作情況的影響。對整流電路工作情況的影響。本章小結本章小結2. 2. 與整流電路相關的一些問題,包括:與整流電路相關的一些問題,包括:(1)(1)變壓器漏抗對整流電路的影響,變壓器漏抗對整流電路的影響,重點建立換相重點建立換相 壓降、重疊角等概念,并掌握相關的計算,熟壓降、重疊角等概念,并掌握相關的計算,熟 悉漏抗對整流電路工作情況的影響。悉漏抗對整流電路工作情況的影響。(2)(2)整流電路的諧波和功率因數(shù)分析,重點掌握諧整流電路的諧波和功率因數(shù)分析,重點掌握諧 波的概念、各種整流電路產(chǎn)生諧波情況的定性波的概念、各種整流電路產(chǎn)生諧波情況的定性 分析,功率因數(shù)分析

19、的特點、各種整流電路的分析,功率因數(shù)分析的特點、各種整流電路的 功率因數(shù)分析。功率因數(shù)分析。3. 3. 大功率可控整流電路的接線形式及特點,大功率可控整流電路的接線形式及特點,熟悉熟悉雙反星形可控整流電路的工作情況,雙反星形可控整流電路的工作情況,建立整流建立整流電路多重化的概念。電路多重化的概念。4. 4. 可控整流電路的有源逆變工作狀態(tài),可控整流電路的有源逆變工作狀態(tài),重點掌握重點掌握產(chǎn)生有源逆變的條件、三相可控整流電路有源產(chǎn)生有源逆變的條件、三相可控整流電路有源逆變工作狀態(tài)的分析計算、逆變失敗及最小逆逆變工作狀態(tài)的分析計算、逆變失敗及最小逆變角的限制等。變角的限制等。5. 5. 晶閘管直流電動機系統(tǒng)的工作情況,晶閘管直流電動機系統(tǒng)的工作情況,重點掌握重點掌握各種狀態(tài)時系統(tǒng)的特性,包括變流器的特性和各種狀態(tài)時系統(tǒng)的特性,包括變流器的特性和電機的機械特性等,電機的機械特性等,了解可逆電力拖動

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