【正文】 變 ,要求 Ud0,必須 E0 ２．全波整流電路的逆變工作狀態(tài) E ug1 ug2 u1 u2 Ud t?T1導(dǎo)通 T2導(dǎo)通 T1導(dǎo)通 T2導(dǎo)通 設(shè)負(fù)載電感較大 ,負(fù)載電流連續(xù) . E0 輸出整流電壓平均值 : )(s in21 2 ttdUU d ??? ?aa? ??a? c os22 2UU d ?a?90?a 時輸出電壓平均值 0 0 REUI dd??RUE d??0dd IU直流電能變?yōu)榻涣麟娔芑仞侂娋W(wǎng) ac o 2U?ug1 ug2 ２．全波整流電路的逆變工作狀態(tài) 有源逆變的條件為： ① 要有 直流電動勢源 ， 其極性必須與晶閘管的導(dǎo)通方向一致 （ E0)。 ② 變流器直流側(cè)電壓平均值必須小于零 ， 即： Ud0，為此 控制角 α 應(yīng)大于 90176。 。 a?? ??逆變角 : 逆變電壓 : ?c o 2UU d ??E ug1 ug2 u1 u2 Ud t?T1導(dǎo)通 T2導(dǎo)通 T1導(dǎo)通 T2導(dǎo)通 a ? 三相半波有源逆變電路 逆變器逆變工作時，直流側(cè)電壓計算公式和整流時一樣 引入逆變角 β ， 令 β =π α ，則： ?c o 2UU d ??ac o 2UU d ??t u2 ua ub uc E 2 1 ud 3 ? ? 3 a 考慮控制角 a90176。 情況 :輸出電壓為負(fù) ,但電流方向不變 ?直流側(cè)電能回饋電網(wǎng) ? ? 三相橋式有源逆變電路 逆變角 : β =π α ac o 2UU d ?整流電壓 : a90176。 時輸出電壓為負(fù) ?c o 2UU d ??逆變電壓 : ub uc ua ua β 2 1 uac 3 2 4 3 5 4 6 5 1 6 6 5 5 4 1 6 ug u2 ?t ubc uab ud E 逆變電路波形 (E0) Ud 三相橋式有源逆變電路 輸出直流電流的平均值 : 從交流側(cè)送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率 : ddd EIRIP ?? 2設(shè) id=Id , 近似直流 ?c o 2UU d ??逆變電壓 : 流過晶閘管電流的有效值 : dT III 3 ??變壓器二次側(cè)線電流有效值 : dT IIII 222 ???REUI dd?? 逆變失敗與最小逆變角的限制 由于逆變電路通常內(nèi)阻很小，逆變運(yùn)行時，如果出現(xiàn)變流器輸出的平均電壓和外接的直流電動勢變成順向串聯(lián) , 或變流器輸出的平均電壓與直流電源之差過大，就會在 ud、 R、 E等之間形成短路，產(chǎn)生極大的短路電流，從而將損害變流器。這種情況稱為 逆變失敗，或稱為逆變顛覆 。 逆變電路應(yīng)用的關(guān)鍵問題就是要防止 逆變失敗 。 逆變顛覆問題 : 電源缺相導(dǎo)致逆變失敗分析 1 2 3 3 ?t u2 ua ub uc E ? ? ? ud ? a 逆變電路正常工作波形 設(shè) T1觸發(fā)脈沖到來之前 a相電源突然掉電 . 設(shè) ?60176。 1 2 3 ?t u2 ua ub uc E ? ud ? 3 ? ? a 逆變失敗工作波形 ?T1觸發(fā)脈沖到來后 T3維持導(dǎo)通 ?T2觸發(fā)脈沖到來時因 c相電壓高于 b相電壓，T3仍維持導(dǎo)通 Ud=0 Id 逆變失敗的原因 主要有： 觸發(fā)電路工作不可靠 ， 致使晶閘管不能正常換相 ，使交流電壓和直流電動勢順向串聯(lián) ， 形成短路 。 晶閘管發(fā)生故障 ， 器件失去阻斷能力 ， 或應(yīng)導(dǎo)通時刻不能導(dǎo)通 ， 造成逆變失敗 。 在逆變工作時 ， 交流電源發(fā)生缺相或突然消失 ， 由于直流電動勢的存在 ， 晶閘管仍可導(dǎo)通 ， 此時變流器交流側(cè)由于失去了同直流電動勢極性相反的交流電壓 ， 因此直流電動勢將經(jīng)晶閘管電路而短路 。 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對逆變電路換相的影響 。 逆變失敗的防止 最小逆變角 β min的選取要考慮以下因素： ① 換相重疊角 γ ， 一般取 15～ 25176。 電角度 。 ② 晶閘管關(guān)斷時間 tq所對應(yīng)的電角度 δ ， 一般 tq大的可達(dá) 200～ 300μs ， 折算電角度 δ 為 4～ 5176。 。 ③ 安全裕量角 θ 。 考慮脈沖調(diào)整時不對稱 、 電網(wǎng)波動等因素影響 ， 還必須留有一個安全裕量角 ， 一般選取 θ 為 10176。 。 最小逆變角 β min為： ?????? 35~30m i n ?d??硬件工作可靠 設(shè)臵最小控制角，確?？煽繐Q相 晶閘管 直流電動機(jī)系統(tǒng)工作原理 晶閘管 直流電動機(jī)系統(tǒng)工作原理 第一象限：電流 Id大于零，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與電流成正比，因此電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩大于零，轉(zhuǎn)矩方向是驅(qū)動電動機(jī)正轉(zhuǎn)；電機(jī)正轉(zhuǎn)，反電動勢 EM與電動機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。１組橋工作在整流狀態(tài)， α90 176。 ， UdEM， 。電流從 Ud正極性端流出，故整流橋輸出電能；電流從EM正極性端流入，電動機(jī)吸收電能，處于正轉(zhuǎn)電動狀態(tài)。 正轉(zhuǎn)整流 晶閘管 直流電動機(jī)系統(tǒng)工作原理 第二象限：電流 Id小于零，２組橋工作；轉(zhuǎn)速大于零，電動機(jī)正轉(zhuǎn)， EM極性不變，由電流方向可知， UdEM，電流從 EM正極性端流出，電動機(jī)輸出電能，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，電機(jī)處于正轉(zhuǎn)發(fā)電制動狀態(tài)；２組橋電流從 Ud正極性端流入，吸收電能，處于逆變狀態(tài)。 正轉(zhuǎn)逆變 晶閘管 直流電動機(jī)系統(tǒng)工作原理 第三象限：電磁轉(zhuǎn)矩小于零，電流 Id小于零，２組橋工作；轉(zhuǎn)速小于零，電動機(jī)反轉(zhuǎn)， EM極性改變，由電流方向可知， UdEM，電流從 EM正極性端流入，電動機(jī)吸收電能，電機(jī)處于反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)；２組橋電流從Ud正極性端流出，輸出電能，處于整流狀態(tài)。 反轉(zhuǎn)整流 晶閘管 直流電動機(jī)系統(tǒng)工作原理 第四象限：電流 Id大于零，１組橋工作；轉(zhuǎn)速小于零，電動機(jī)反轉(zhuǎn)， EM極性不變，由電流方向可知， UdEM，電流從 EM正極性端流出，電動機(jī)輸出電能，電磁轉(zhuǎn)矩為正，電機(jī)處于反轉(zhuǎn)發(fā)電制動狀態(tài)；１組橋電流從 Ud正極性端流入，吸收電能，處于逆變狀態(tài)。 反轉(zhuǎn)逆變 相控整流電路的晶閘管觸發(fā)電路 主電路對門極觸發(fā)電路的要求主要有： ?觸發(fā)脈沖應(yīng)有合適的功率 、 波形要符合要求 。 對感性負(fù)載 ， 脈沖的寬度要寬一些 ， 一般達(dá)到50Hz的 18176。 。 ?觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能 在規(guī)定的范圍內(nèi)移動 。 ?觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須 同步 : 兩者 頻率相同 ， 而且 具有要求的相位關(guān)系 。 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 +E1 E1 同步 移相 鋸齒波 生成 脈沖形成 雙脈沖 脈沖放大 強(qiáng)觸發(fā) 1．同步環(huán)節(jié) 觸發(fā)電路與主電路同步是指鋸齒波的頻率相位要與主回路電源的頻率相位相同。 ?在 uTB負(fù)半周的下降段，D1導(dǎo)通，電容 C1被迅速充電。uQ ≈ uTB,T2截止。 ?t uTB uQ ?在 uTB負(fù)半周的上升段， +E1通過 R1給 C1反向充電， uQ上升 ,選擇 R1使 uQ上升速度比 uTB波形慢，因此 D1截止 , T2截止。 T2截止 ?在 uTB正半周前期， uQ依然小于 , D T2保持截止。 ?當(dāng) Q點(diǎn)電位達(dá)到 ， T2導(dǎo)通 T2 導(dǎo)通 T2截止 ?uQ變化與電源同頻率、相位 2．鋸齒波的形成環(huán)節(jié) T Dz、 RP2和 R3為一恒流源。 C2兩端電壓 Uc為 : tICdtICU ccC 1212211 ?? ?Q點(diǎn)電壓 ≈ , T2導(dǎo)通 C2迅速放電 , T3截止 , ue3=0 Q點(diǎn)電壓 , T2截止 Uc2線性增長，即 T3的基極電位線性增長 ue3線性增長 ?t uTB uQ T2截止 T2 導(dǎo)通 T2截止 ue3 240176。 3．脈沖移相環(huán)節(jié) ue3是與主電路頻率同步的鋸齒波電壓 根據(jù)疊加原理， T4基極電壓為： 2? ub4 =(ue3＋ up＋ uco)/3 up uco ue3 ?t ub4 ?t up ?偏臵電壓 ,電路整定用 uco ?控制電壓 ,調(diào)整 T4基極電位過零時刻 ,從而控制輸出脈沖相位 T4導(dǎo)通后 ,T4基極電壓為 4．脈沖的形成與放大環(huán)節(jié) T4基極控制電壓 ub4 ?ub4,無脈沖輸出 uA E1 ug uC3 2E1 ?T4截止 , T5飽和導(dǎo)通， uc5接近于 E1 ?T T8處于截止?fàn)顟B(tài)， 無脈沖輸出 ?C3充電，充滿后電容電壓接近 2E1 ub4 E1 ub5 t1 4．脈沖的形成與放大環(huán)節(jié) ?電容 C3經(jīng)電源 +E R1 D T4放電和反向充電，使 T5基極電位又逐漸上升 . ub4 , uC3 E1時段 ?T T8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖 ub4 uA E1 E1 ub5 E1 ug uC3 2E1 ?T4導(dǎo)通， A點(diǎn)電位由 +E1迅速降低至 ,T5立即截止 T T8 :功率放大 t1 t2 4．脈沖的形成與放大環(huán)節(jié) ub4 , uC3 =E1時段 ub4 uA E1 E1 ub5 E1 ug uC3 2E1 ?T4導(dǎo)通， T5截止 ,C3經(jīng) +E R1 T4放電和反向充電 ?直到 uc3 =E1時 , ub5E1， T5重新導(dǎo)通 ? T5導(dǎo)通后 ,T T8截止，輸出脈沖終止 ?輸出脈沖寬度 : uc3從 2E1?E1所需時間 E1 t1 t2 t3 4．脈沖的形成與放大環(huán)節(jié) ub4 , uC3 :E1?2E1 ?T4截止 , T5繼續(xù)導(dǎo)通 ?uc3從 E1?2E1,充電結(jié)束 ub4 uA E1 E1 ub5 E1 ug uC3 2E1 E1 ?C3經(jīng) +E R T5充電 ,A點(diǎn)電位上升 2E1 ?ub4, 輸出寬度可控的脈沖 t1 t2 t3 t4 t5 主要環(huán)節(jié)波形 ?t uTB uQ ue3 up uco ub4 (ue3＋ up＋ uco)/3 uA E1 E1 ub5 E1 ug uc3 2E1 E1 說明： ?t uTB uQ ue3 up uco ub4 (ue3＋ up＋ uco)/3 uA E1 E1 ub5 E1 ug uc3 2E1 E1 鋸齒波得寬度通常為 240176。 前 30 176。 后 30 176。 線性度不好， 通常不用 。 調(diào)整偏臵電壓及控制電壓 uco, 使輸出 觸發(fā)脈沖 a?0位于 鋸齒 的 30 176。 位臵，或同步信號的 210 176。 位臵 。 同時使控制電壓 uco=0時 使輸出 觸發(fā)脈沖對應(yīng)于 a?90 176。 （ 大電感負(fù)載 ） 或 150 176。 （ 三相整流電阻負(fù)載 ）或 180 176。 （ 單相整流電阻負(fù)載 ）。 5．雙窄脈沖的形成環(huán)節(jié) 當(dāng) T T6都導(dǎo)通時， T T8截止，沒有脈沖輸出。只要 T T6有一個截止，都會使 T T8導(dǎo)通，有脈沖輸出。 本相觸發(fā)單元控制 T5的截止 后一相觸發(fā)單元的 X輸出線連接到本單元的 Y輸入線，控制 T6的截止 6．強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié) 強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)可以宿短晶閘管的開通時間，提高晶閘管承受 di/dt的能力，有利于改善串并聯(lián)器件動態(tài)均壓和均流。 ub7 ug 15V 無強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié) 有強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié) ug 15V 30V 觸發(fā)電路的定相 ■ 定相概念：觸發(fā)電路應(yīng)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(guān)系 。 ■ 觸發(fā)電路的定相 ◆ 利用一個 同步變壓器 保證觸發(fā)電路和主電路頻率一致。 ◆ 選擇同步電壓信號的相位，以保證觸發(fā)脈沖相位正確，關(guān)鍵是 確定同步信號與晶閘管陽極電壓的關(guān)系 。 三相全控橋觸發(fā)電路的定相 ◆ 三相全控橋晶閘管觸發(fā)順序： VT1VT2… VT6VT1。相互間相差 60176。 ◆ VT1觸發(fā)脈沖 a=0位于相電壓 ua30 176。 位臵 觸發(fā)脈沖要求： 三相全控橋觸發(fā)電路的定相 假設(shè)： 采用鋸齒波觸發(fā)電路 a=0位于同步信號的 210 176。 位臵 。 O ? t u a u b u c u 2 u a VT1觸發(fā)脈沖 a=0時刻 ua