矿井提升机电控系统讲座(7)

若电感知足够大，中正负面积相等，平均值近似为零。 α >60?时：

? 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。 电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。 阻感负载时，ud波形会出现负的部分。

? 带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90?。 说明：

? 在电流连续的情况下：

Ud?1?3??2???3??32?3U2sin?td(?t)?2.34U2cos??1.35U2lcos?

? 三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载时的电路如图22所示。在负载电感足够

大足以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同，仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：

Ud?EId?

RVT1VT3VT5iaabcudd1idR LETVT4VT6VT2d2

图22 三相桥式全控整流电路带阻感和反电势负载的结构图

六、有源逆变

? 同一套晶闸管电路，既可工作在整流状态，也可工作在逆变状态。对于可控整流电

路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变，既可工作在整流状态又可工作在逆变状态，称为变流电路(装置)。

? 变流装置工作在逆变状态时，如果其交流侧接在交流电源上，电源成为负载，把直

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流电逆变为同频率的交流电反送到电网中去，这样的逆变叫“有源逆变”。 ? 如果变流装置的交流侧不是接至交流电网，而是接至负载，即把直流电逆变为某一

频率或可调频率的交流电供给负载，这样的逆变称为“无源逆变” 。 1、电能传输关系

直流电动机作为负载工作时，如图23(a)所示变流器把交流电网电能变成直流电能供给电动机和电阻R消耗。

直流电动机作为电源(发电机)工作时，直流电动机作为发电机工作时，如图23(b)、(c)所示 。直流电动机供出能量，变流器将直流电动机供出的直流能量的一部分变换为与电网同频率的交流能量送回电网，电阻R消耗一部分能量，直流电动机运行在发电制动状态。

图23(c)所示，回路电流由两电势之和与回路的总电阻决定。这时两个电源都输出功率，消耗在回路电阻上，如回路电阻R很小，将有很大电流，相当于短路，这在实际工作中是不允许的。

IdIdUdIdEUdER(a)MUdR(b)EMMR(c)

图23 电网和直流电动机间的能量转换

2、单相有源逆变

PT1u2T2udNT3udT4电能idLdR+ME-PT1u2T2udUdEidT3udT4LdR电能-ME+N?OidiT1OiT3iT2iT4iT1iT3?tOidiT2OUd?tEId?iT4iT1iT3iT2iT4Id?t?t

(a) 整流状态 (b) 逆变状态

图24 单相全控桥整流电路的两种工作状态

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结论：整流电路工作于有源逆变状态的条件如下：

? 变流器直流侧有直流电动势，其极性必须与晶闸管导通方向一致，改变励磁方向； ? 变流器输出的直流平均电压Ud必须为负值，即晶闸管触发角??(π/2)，且Ud?E。

3、三相有源逆变 （1）三相半波有源逆变

uaubabcT1T2T3udiduaubLdabcT1T2T3udidOucOucLdR+ME-R-ME+uduaubucudUdEuaubucO?t1??=30o1?t?t1OougOugug2ug3ug1ugId2ugO??=150ug3ug?=30o2UdEug3?t1ugugId2?tiT1iT2iT3iT1idOid?tiT3iT1iT2iT3?tO?t

(a)整流状态下电压、电流波形 (b)逆变状态下电压、电流波形

图25 三相半波相控电路的整流和有源逆变工作状态

整流状态中间状态逆变状态uduaubucuaubucuaubucuaubucua?t1O?t?=?3uT1uabuacubcubauca?=??=???362?5??=2?=2?=3?=6???ubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacucbuabuacO?t1?t2?t3?t

图26 三相半波相控电路输出电压ud及晶闸管T1两端的电压波形uT1

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（2）三相桥式逆变电路

u2uaubucuaubucuaubucuaubO?t??=?3??=?4ucbuabuacubcubauca??=?6ucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuduabuacubcubauca?t1?t2?t3O?t??=?3??=?4??=?6

图27 三相桥式整流电路用工作于有源逆变状态时的波形

4、逆变失败及最小逆变角的确定

（1）触发电路工作不可靠（如三相半波有源逆变）

uduaubucuauduaubucua?t1O?t2?t1?tEO??t?＜Eug3ugOug3ug1ug2ug3ug1ugug3ug1ug2ug1?t

O?t

(a)脉冲丢失（不触发） (b)触发脉冲延迟（a相电压高于b相）

图28 逆变失败的原因

（2） 晶闸管发生故障

由于各种原因造成晶闸管故障，从而使晶闸管应该阻断时不能阻断，应该导通时不 能导通，均会造成逆变失败，该b相导通而不导通，a相继续导通。

uduaubucua?t1O?tEugOug3ug1ug2ug3ug1?

图29 晶闸管发生故障

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（3） 交流电源发生异常

在逆变工作状态时，如果交流电源突然停电、缺相或电源电压降低，由于直流电动势的存在，晶闸管仍可触发导通。此时变流器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的交流电压，因此直流电动势将通过晶闸管使电路短路。

（4）换相裕量不足

有源逆变电路设计时，如果对晶闸管换相时的换相重叠角考虑不够，就会造成换相裕量时间小于晶闸管关断时间，从而导致换相失败。

uaubucabcLBLBLBiaibicT1T2T3id-OudLdR-ME++udua?ubucuaubO??iT3iT1p?t????id????iT2iT3iT1??O?t

图30 换相重叠角（触发a相时，换相还未结束，原导通的继续导通） （5） 最小逆变角的确定及常用方法

逆变时允许采用的最小逆变角?min应为 ?min??????'

?晶闸管的关断时间tq（大的可达200～300μs）所对应的电角度（???tq），称为恢复阻断角，一般4～5°；?为换相重叠角，大小可根据公式计算或查手册；?'为换相安全裕量角，一般5～10°。

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