【正文】 Ud = ???RUEId?圖 342 三相半波有源逆變電路原理 386 圖 343 三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)不同逆變角的電壓波形 3. 三相有源逆變電路（三相全控橋電路） 387 ? 變流器工作在有源逆變狀態(tài)時(shí)，若出現(xiàn)輸出電壓平均值與直流電源 E順極性串聯(lián)，兩個(gè)電源共同輸出電能，無電能回送電網(wǎng)，此時(shí)會(huì)形成很大的短路電流流過晶閘管和負(fù)載，造成事故。這種現(xiàn)象稱為 逆變失敗，或稱為逆變顛覆 。 三、逆變失敗與最小逆變角限制 388 ： (1) 觸發(fā)電路工作不可靠。不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配觸發(fā)脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等。 (2) 晶閘管發(fā)生故障 。 器件失去阻斷能力 ， 或器件不能導(dǎo)通 。 (3) 交流電源異常 。 在逆變工作時(shí) ， 電源發(fā)生缺相或突然消失而造成逆變失敗 。 (4) 換相裕量角不足 ， 引起換相失敗 。 應(yīng)考慮變壓器漏抗引起的換相重疊角 、 晶閘管關(guān)斷時(shí)間等因素的影響 。往往需限制最小逆變角 。 389 換相重疊角的影響： 圖 344 交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過程的影響 當(dāng) ? g 時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。 如果 ? g 時(shí)（ 從圖 344右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘管（ VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（ VT1)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。 u d O O i d w t w t u a u b u c u a u b p ? g ? g a g ? ? g i VT 1 i VT i VT 3 i VT i VT 3 2 2 390 3. 防止逆變失敗的措施 – 采用優(yōu)良可靠的觸發(fā)單元 – 檢查電源情況，排除電源故障 – 選擇質(zhì)量好、規(guī)格合適的晶閘管 – 在控制電路上采取措施，保證逆變角不超出規(guī)定的范圍 391 最小逆變角 β確定的方法 ? 最小逆變角 β的大小要考慮以下因素： (1) 換相重疊角 γ（ 15176。 ～ 25176。 ） (2) 晶閘管關(guān)斷時(shí)間 tq 所對(duì)應(yīng)的電角度 δ：約 4176。 ～ 6176。 (3) 安全裕量角 θ′ ： 一般取 θ′ 為 10176。 左右 綜上所述，最小逆變角為： 0039。m i n 35~30???? θγδ? 晶閘管的有源逆變工作狀態(tài) 392 整流電路的性能指標(biāo)及應(yīng)用技術(shù) 一、整流電路對(duì)電網(wǎng)的影響 二、整流電路的諧波分析 三、整流電路的性能指標(biāo) 393 ? 電力電子裝臵要消耗無功功率 ， 會(huì)對(duì)公用電網(wǎng)帶來不利影響 。 – 無功功率會(huì)導(dǎo)致視在功率增大，從而使設(shè)備容量增大；無功功率增加，造成設(shè)備和線路損耗增加；使線路壓降增大，沖擊性無功電流還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。 ? 電力電子裝臵會(huì)產(chǎn)生諧波 ， 對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生危害 。 – 諧波損耗將降低發(fā)電、輸電和用電設(shè)備的效率；諧波影響電網(wǎng)上其它電氣設(shè)備的正常工作 。如造成電動(dòng)機(jī)機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過熱，使變壓器局部過熱，電纜、電容器設(shè)備過熱等；諧波會(huì)引起電網(wǎng)局部的串聯(lián)和并聯(lián)諧振，從而使諧波放大。諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝臵誤動(dòng)作，并使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確；諧波對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。 ? 許多國(guó)家都發(fā)布了限制電網(wǎng)諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ， 或由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定限制諧波的規(guī)定 。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) （ GB/T1454993） 《 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波 》 從 1994年 3月 1日起開始實(shí)施 。 一、整流電路對(duì)電網(wǎng)的影響 394 二、整流電路的諧波分析 1. 諧波 ? 非正弦周期電流 ， 一般滿足狄里赫利條件 ， 可分解為傅里葉級(jí)數(shù) ? 基波分量 —— 在傅里葉級(jí)數(shù)中，頻率與工頻相同的分量 (n=1) ? 諧波分量 —— 頻率為基波整數(shù)倍（ n1）的分量 ? 諧波次數(shù) —— 諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比 ? ???????1nnn0 tns i n btn c osaat)i( ? ? ? ?tdti21a 200 wwpp??? ? ? ?ttdn c o sti1a20n p? ?p? ? ? ?ttdn si nti1b 20n p? ?p395 ? 三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載 ， 忽略換相過程和電流脈動(dòng) ， 直流電感 L為足夠大 ? 以 a =30?為例 ， 交流側(cè)電壓和電流波形如圖 351中的 ua和 ia波形所示 。此時(shí) ， 電流為正負(fù)半周各 120?的方波 ， 其有效值與直流電流的關(guān)系為 ud1a = 3 0 176。ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵw tOw tOw tOw tOidiaw t1uaubucd32 II ? 圖 351 三相橋式全控整流電路 帶阻感負(fù)載 a=30?時(shí)的波形 396 ? 變壓器二次側(cè)電流諧波分析： ? 電流基波和各次諧波有效值分別為 ? 電流中僅含 6k?1（ k為正整數(shù) ） 次諧波 ? 各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比 ， 即諧波此相互越高 ， 其諧波電流有效值越小 ， 且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù) ???????????????????????3,2,11613,2,116dddas i n2)1(s i n2s i n1)1(32s i n32]13s i n13111s i n1117s i n715s i n51[ s i n32kknnkkknk tnItItnnItItttttIipwpwwp?????????????,3,2,1,16,66dd1kknInIIInpp（ 279） 397 3. 變流器直流側(cè)諧波分析 ? 整流電路的輸出電壓中主要成分為直流 ， 同時(shí)包含各種頻率的諧波 ， 這些諧波對(duì)于負(fù)載的工作是不利的 。 udw tOpmpm2 pmU22圖 352 a =0?時(shí)， m脈波整流電路的整流電壓波形 398 ? 1） a =0?時(shí) ， m脈波整流電路的整流電壓和整流電流的諧波分析 ? 將縱坐標(biāo)選在整流電壓的峰值處 ， 則在 p/m~p/m區(qū)間 ， 整流電壓的表達(dá)式為： ? 對(duì)該整流輸出電壓進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解 ， 得出： ? 式中 ， k=1， 2， 3… ；且： tu wc o s20d ??????? ????? ??????tnn kUtnbUumknmknn wpw c o s1c o s21c o s2d0d0d0mmUU pp s in2 2d0 ? d02 1c o s2 Unkbn ???p（ 286） 399 ?????? ??w??w?w?pp? 75t2 c o s 653t2 c o s 431t2 c o s 212s i n2U2u2d0?????? ??w??w?w?pp? 108t2 c o s 975t2 c o s 642t2 c o s 313s i n3U2u2d0?????? ??w??w?w?pp? 1917t2 c o s 1 81311t2 c o s 1 275t2 c o s 616s i n6U2u2ld0?單相橋式電路和單相雙半波電路， m＝ 2 ?三相半波電路， m＝ 3 結(jié)論：增加相數(shù) m，使諧波中低次頻率增加，同時(shí)其幅值迅速減小。 ?三相橋式電路等效于 相電壓幅值為 的六相半波電路， m＝ 6， 2lU2 )22l U3(U ? 3100 ? a =0?時(shí)整流電壓有如下規(guī)律： （ 1） m脈波整流電壓 ud0的諧波次數(shù)為 mk（ k=1， 2， 3...） 次 ， 即 m的倍數(shù)次； （ 2） 當(dāng) m一定時(shí) ， 隨諧波次數(shù)增大 ， 諧波幅值迅速減 小 ， 表明最低次 （ m次 ） 諧波是最主要的 ， 其它 次數(shù)的諧波相對(duì)較少； （ 3） m增加時(shí)，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減 小，電壓紋波因數(shù)迅速下降。 3101 ? 電壓紋波因數(shù) 定義 :為 ud0中諧波分量有效值UR與整流電壓平均值 Ud0之比： d0RUUu ?g2d022R UUUUmknn ??? ???mmUttUmU mmppwwppp 22s i n1)(d)c o s2(2 222 ??? ??其中： ppppppgmmmmmmUUus i ns i n2s i n421 21222d0R??????????3102 表 351給出了不同脈波數(shù) m時(shí)的電壓紋波因數(shù)值 ppppppgmmmmmmUUus i ns i n2s i n421 21222d0R?????????? m 2 3 6 12 ∞ gu（ %） 0 3103 ? a 不為 0?時(shí)的情況：波整流電壓諧波的一般表達(dá)式十分復(fù)雜 ， 給出三相橋式整流電路的結(jié)果 ， 說明諧波電壓與 a 角的關(guān)系 。 ? 以 n為參變量， n次諧波幅值取標(biāo)幺值）對(duì) a 的關(guān)系如圖所示： ? 當(dāng) a 從 0?~ 90?變化時(shí) ， ud的諧波幅值隨 a 增大而增大 ， a =90?時(shí)諧波幅值最大 。 ? a 從 90?~ 180?之間電路工作于有源逆變工作狀態(tài) ， ud的諧波幅值隨 a 增大而減小 。 0 30 1 2 0 1 5 0 1 8 0600 . 10 . 20 . 390n =6n = 1 2n = 1 8a / ( 176。)U2Lcn2圖 353 三相全控橋 電流連續(xù)時(shí)，以 n 為參變量的與 a 的關(guān)系 2） a 不為 0?時(shí)的 整流輸出電壓諧波分析 3104 三、整流電路的性能指標(biāo) 1．輸出電壓紋波系數(shù) ?g?g 用來描述整流電壓中諧波的含量。 2．變壓器利用系數(shù) TUF TUF：輸出直流功率平均值 Pd與整流變壓器二次容量 S之比。 22dIUPT U F ?單相： 22dI3UPT U F ?三相： ddd UIP ?（大電感負(fù)載） 3105 ???????22211nn21III/II? ? ：表示交流側(cè)輸入電流中基波電流含量的大小。 /SP AC??co s?cos4．輸入功率因數(shù) ?cos 定義為交流電源側(cè)輸入有功功率平均值 與其視在功率之比。 3106 本章小結(jié) ? 本章分析了幾種常用的可控整流電路 不同性質(zhì)負(fù)載下的工作原理 ，以及有關(guān)電量 基本數(shù)量關(guān)系 。要求掌握各種電路的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，以便根據(jù)直流用電設(shè)備的要求，正確地設(shè)計(jì)和選擇可控整流電路及元件參數(shù)。 ? 變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響 。變壓器漏抗會(huì)造成直流電流電壓降低、電網(wǎng)電壓諧波增大。 ? 有源逆變的概念和實(shí)現(xiàn)方法 。有源逆變是可控整流電路的另一工作狀態(tài)，但并非所有可控整流電路都可