1、第十讲 三相桥整流电路的有源逆变工作状态逆变和整流的区别：控制角 a 不同0/2 时的控制角用 表示， 称为逆变角而逆变角 和控制角 的计量方向相反，其大小自 =0 的起始点向左方计量三相桥式电路工作于有源逆变状态时波形如图 2-46 所示有源逆变状态时各电量的计算：Ud= -2.34U2cos =-1.35U2Lcos （2-105）输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即每个晶闸管导通 2p /3，故流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流 id 的脉动）从交流电源送到直流侧负载的有功功率为uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubauca
2、ucbuabuacubcua ub uc ua ub uc ua ub uc ua ubu2ud tOtO=4=3 =6=4=3 =6t1 t3t2REIMdddVTII57.03MdERP2当逆变工作时，由于 EM 为负值，故 Pd 一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为9.1.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败（逆变颠覆）逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流 1. 逆变失败的原因（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲
3、丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通（3）交流电源缺相或突然消失.（4）换相的裕量角不足，引起换相失败图 2-47 交流侧电抗对逆变换相过程的影响 换相重叠角的影响：当 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。如果 60o 以后，空载反电动势为 断 续 区 特 性 的 近 似 直 线断 续 区 连 续 区EE0E0O Idmin Id(0.585U2)( U2)2图 2-50 电流断续时电动势的特性曲线电流断续时电动机机械特性的特点：电动机的理想空载转速抬高机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化随着 a 的增加，进入断续区的电流
4、值加大Ona1 a 460由于 a 愈大，变压器加给晶闸管阳极上的负电压时间愈长， 电流要维持导通，必须要求平波电抗器储存较大的磁能，而电抗器的 L 为一定值的情况下，要有较大的电流 Id 才行电流断续时电动机机械特性可由下面三个式子准确地得式中，L 为回路总电感。一般只要主电路电感足够大，可以只考虑电流连续段，完全按线性处理。当低速轻载时，断续作用显著，可改用另一段较陡的特性来近似处理（见 图 2-50） ，其等效电阻比实际的电阻 R 要大一个数量级。整流电路为三相半波时，在最小负载电流为 Id min 时，为保证电流连续所需的主回路电感量为（2-120）对于三相桥式全控整流电路带电动机负载
5、的系统，有L 中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。前者数值都较小，有时可忽略。I dmin 一般取电动机额定电流的 5%10%。因为三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的高一倍，因而所需平波O a32a1Id分 界 线断 续 区 连 续 区 a54E0 ctgctgMeeUE1)6sin()6sin(co2ctgctgeeCn ii2 nUCZI ed 22 )6os()cs(o3Larctg2RZ)(46.1min2HIULd)(93.0min2Id电抗器的电感量也可相应减小约一半，这也是三相桥式整流电路的一大优点。9.2.2 工作于有源逆变状态时 1. 电流连续时电动
6、机的机械特性主回路电流连续时的机械特性由电压平衡方程式 RIEUdMd 决定。逆变时由于 Ud=Ud0cosb ，E M 反接，得 )cos(0IEdM（2-122）因为 EM=Cen，可求得电动机的机械特性方程式 )cos(10 RIUCndde（2-123） 正 组 变 流 器反 组 变 流 器 n321 Id42341=2=232142341 1=1;1=12=2;2=2增大方向增大方向 增大方向增大方向图 2-52 电动机在四象限中的机械特性2. 电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性方程可沿用整流时电流断续的机械特性表达式，只要把 a =p - b 代入式（2-117）
7、 、式（2-118）和式（2-119） ，便可得 EM、 n与 Id 的表达式，求出三相半波电路工作于逆变状态且电流断续时的机械特性，即 ctgctgM eeUE 1)67sin()67sin(co2（2-124） ctg ctgeeM eeCUEn 1)67sin()67sin(co2（2-125）（2-126）逆变电流断续时电动机的机械特性，与整流时十分相似：理想空载转速上翘很多，机械特性变软，且呈现非线性说明逆变状态的机械特性是整流状态的延续纵观控制角 a 由小变大（如 p/6 p5/6） ，电动机的机械特性则逐渐的由第 1象限往下移，进而到达第 4 象限。逆变状态的机械特性同样还可表示
8、在第 2 象限里，与它对应的整流状态的机械特性则表示在第 3 象限里应该指出，图 2-52 中第 1、第 4 象限中的特性和第 3、第 2 象限中的特性是分别属于两组变流器的，它们输出整流电压的极性彼此相反，故分别标以正组和反组变流器。9.2.3 直流可逆电力拖动系统图 2-53 两组变流器的反并联可逆线路图253(c) 两组变流器的反并联可逆线路两套变流装置反并联连接的可逆电路：图 2-53a 为三相半波有环流接线，图2-53b 为三相全控桥的无环流接线。+-+-+- +- +-+-+- +-电 网 电 网电 网 电 网正 组 反 组正 组 反 组正 组 反 组正 组 反 组 +T-T 正
9、转 整 流反 转 整 流正 转 逆 变 反 转 逆 变电 动 运 行电 动 运 行发 电 运 行发 电 运 行c)+nId Id电 能UdMEMId MEM电 能电 能MEId电 能ME-nUdUd UdO正 组 LLa) b)反 组Lc1Lc2abc EMM 正 组 反 组abc abc环流是指只在两组变流器之间流动而不经过负载的电流。电动机正向运行时由正组变流器供电的；反向运行时，则由反组变流器供电根据对环流的不同处理方法，反并联可逆电路又可分为不同的控制方案，如配合控制有环流（a = b ） 、可控环流、逻辑控制无环流和错位控制无环流等电动机都可四象限运行可根据电动机所需运转状态来决定哪
10、一组变流器工作及其工作状态：整流或逆变图 2-53c 绘出了电动机四象限运行时两组变流器（简称正组桥、反组桥）的工作情况第 1 象限：正转，电动机作电动运行，正组桥工作在整流状态， a p /2） ，E MUd下标中有 表示逆变， 表示反组）第 3 象限，反转，电动机作电动运行，反组桥工作在整流状态， a /2） ，E MUd直流可逆拖动系统，除能方便地实现正反转外，还能实现电动机的回馈制动电动机反向过程：第 1 象限正转，电动机从正组桥取得电能 先使电动机迅速制动，为此需切换到反组桥工作在逆变状态，此时电动机进入第 2 象限作正转发电运行，随着电动机转速的下降，不断地调节 b，使之由小变大直
11、至 b=p/2（n=0） ，如继续增大 b ，即 aEM b）两电动势同极性 EM EGc）两电动势反极性，形成短路图 2-45 单相全波电路的整流和逆变图c)b)a)MG MG MGEG EMIdR EG EMIdR EGEMIdRa) b)图 2-45R+-电 能 M102u10u20udidLVT1VT2u10ud u20u10OO ttIdid UdEME 电 能 MR+-102udidLVT1VT2u10ud u20u10OO ttIdid UdEMEiT1iVT2 iT1iVT2iVT1iVT2iVT2id=VT +i12id=VT +i12iVT1iVT2iVT1图 2-46 三
12、相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形图 2-47 交流侧电抗对逆变换相过程的影响uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcua ub uc ua ub uc ua ub uc ua ubu2ud tO tO =4=3 =6=4=3 =6t1 t3t2Labc+-MudidEMLBLBLBVT1VT2VT3oudOOidttua ub uc ua ubp iVT1iVT2iVT3iVT1 iVT2 iVT3 iVT1iVT3图 2-48 三相半波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形图 2-49 三相
13、半波电流连续时以电流表示的电动机机械特性图 2-50 电流断续时电动势的特性曲线断 续 区 特 性 的 近 似 直 线断 续 区 连 续 区E0E0OIdmin Id(0.58U2)( U2)udOidtua ub ucudOia ib icictEUdidROna12a3 a32a1Id(RB+M )IdCe3XB2图 2-51 考虑电流断续时不同 时反电动势的特性曲线图 2-52 电动机在四象限中的机械特性图 2-53 两组变流器的反并联可逆线路正 组 变 流 器反 组 变 流 器 n 321Id42341=2=2321423411=1;1=222增大方向增大方向 增大方向增大方向O a32a1Id分 界 线断 续 区 连 续 区 a54E0正 组 LLa) b)反 组c1Lc2abc EM 正 组 反 组EMabc abc图 2-53(c) 两组变流器的反并联可逆线路+-+-+- +- +-+-+- +-电 网 电 网电 网 电 网正 组 反 组正 组 反 组正 组 反 组正 组 反 组 +T-T 正 转 整 流反 转 整 流正 转 逆 变 反 转 逆 变电 动 运 行电 动 运 行发 电 运 行发 电 运 行c)+nId Id电 能UdMEMId MEM电 能电 能MEId电 能ME-nUdUd UdO
