佚名 發表於 2009-06-24 23:02:55
什麼是逆變
逆變（invertion）——把直流電轉變成交流電，整流的逆過程。如電力機車下坡行駛，機車的位能轉變為電能，反送到交流電網中去。
逆變電路——把直流電逆變成交流電的電路
有源逆變電路——交流側和電網連結。如直流可逆調速系統、交流繞線轉子異步電動機串級調速以及高壓直流輸電等。對於可控整流電路，滿足一定條件就可工作於有源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉變。既工作在整流狀態又工作在逆變狀態，稱為變流電路。
無源逆變——變流電路的交流側不與電網聯接，而直接接到負載。
圖2-33 直流發電機—電動機之間電能的流轉
a） 兩電動勢同極性EG >EM b）兩電動勢同極性EM >EG c）兩電動勢反極性，形成短路
圖2-34 單相全波電路的整流和逆變
a、直流發電機—電動機系統電能的流轉
圖2-33a M電動，EG>EM，電流Id從G流向M，M吸收電功率；圖2-33b 回饋制動狀態，M作發電運轉，此時，EM>EG，電流反向，從M流向G，故M輸出電功率，G則吸收電功率，M軸上輸入的機械能轉變為電能反送給G；圖2-33c 兩電動勢順向串聯，向電阻R 供電，G和M均輸出功率，由於R 一般都很小，實際上形成短路，在工作中必須嚴防這類事故發生。
b、逆變產生的條件
用單相全波電路代替上述發電機，如圖2-34a，M電動運行，全波電路工作在整流狀態，a 在0~ /2間，Ud為正值，並且Ud >EM，才能輸出Id，交流電網輸出電功率，電動機則輸入電功率。圖2-34b表示在回饋制動時，由於晶閘管的單向導電性，Id方向不變，欲改變電能的輸送方向，只能改變EM極性。為了防止兩電動勢順向串聯，Ud極性也必須反過來，即Ud應為負值，且|EM| > |Ud |，才能把電能從直流側送到交流側，實現逆變。
電能的流向與整流時相反，M輸出電功率，電網吸收電功率。Ud可通過改變a 來進行調節，逆變狀態時Ud為負值，逆變時a在π /2~π 間。由此而可知產生逆變的條件是：
有直流電動勢，其極性和晶閘管導通方向一致，其值大於變流器直流側平均電壓；
晶閘管的控制角a >π/2，使Ud為負值。
半控橋或有續流二極體的電路，因其整流電壓ud不能出現負值，也不允許直流側出現負極性的電動勢，故不能實現有源逆變。欲實現有源逆變，只能採用全控電路。
圖2-35 三相橋式整流電路工作於有源逆變狀態時的電壓
更詳細：整流電路課件教程
（2）三相橋整流電路的有源逆變工作狀態
逆變和整流的區別：控制角α不同
0<α<π/2時，電路工作在整流狀態
π/2< a < π時，電路工作在逆變狀態
可沿用整流的辦法來處理逆變時有關波形與參數計算等各項問題，把a >π /2時的控制角用β表示， β稱為逆變角，而逆變角β和控制角a的計量方向相反，其大小自β =0的起始點向左方計量。三相橋式電路工作於有源逆變狀態時的波形如圖2-35所示。
有源逆變狀態時各電量的計算：
Ud= -2.34U2cosα =-1.35U2Lcosα （2-39）
每個晶閘管導通2π /3，故流過晶閘管的電流有效值為（忽略直流電流id的脈動）
IT =0.577Id （2-40）
從交流電源送到直流側負載的有功功率為
Pd=R Id2+EMId （2-41）
逆變工作時，由於EM為負值，故Pd一般為負值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。
在三相橋式電路中，變壓器二次側線電流的有效值為
I2= IT=0.816 Id （2-42）
（3）逆變失敗與最小逆變角的限制
逆變失敗（逆變顛覆）是指逆變時，一旦換相失敗，外接直流電源就會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勢變成順向串聯，形成很大短路電流。
a、逆變失敗的原因
觸發電路工作不可靠，不能適時、準確地給各晶閘管分配脈衝，如脈衝丟失、脈衝延時等，致使晶閘管不能正常換相；
晶閘管發生故障，該斷時不斷，或該通時不通；
交流電源缺相或突然消失；
換相的裕量角不足，引起換相失敗。
b、換相重疊角的影響
當β >γ 時，換相結束時，晶閘管能承受反壓而關斷。如果β<γ 時（從圖2-36右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘管（VT2）會關斷，而應關斷的晶閘管（VT1）不能關斷，最終導致逆變失敗。
c、確定最小逆變角βmin的依據
逆變時允許採用的最小逆變角β應等於
βmin=δ+γ+q′ （2-43）
δ—— 晶閘管的關斷時間tq折合的電角度，tq大的可達200~300ms，折算到電角度約4°~5°
γ ——換相重疊角，隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。
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