第五章 直流－交流变换器

来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题。 把a > p /2时的控制角用p-  = b示，b 称为逆变角。 逆变角b和控制角a的计量方向相反，其大小自b =0的起始点向左方计量。所以＋b =p。一、逆变时的波形一、逆变时的波形1、三相半波逆变波形（图5-3波形） α＜π/2的范围内，Ud波形的正面积大于负面积，则Ud＞0，工作在整流状态，Id从Ud的正端流出，电网输出功率。 α=π/2时，Ud的正面积等于负面积，处于临界状态。 α＞π/2的范围内，Ud波形的正面积小于负面积，则Ud＜0，工作在逆变状态，Id从Ud的负端流出，电网输入功率。 由晶闸管VT1两端的电压波形可以看出，在整流状态，晶闸管阻断时主要承受反向电压，而在逆变状态，晶闸管阻断时主要承受正向电压。 2、三相全控桥式电路逆变波形2、三相全控桥式电路逆变波形三相全控桥式变流电路当满足相应条件时就可工作于有源逆变状态，此时其对脉冲的要求和整流时相同。 图5-4给出了不同逆变角时输出电压波形，晶闸管两端波形与图5-3类同。二、参数计算二、参数计算1、输出电压平均值计算 输出电压平均值的近似计算和整流时一样。 　　 （5-1） 式中Udo表示α=0°时的输出电压平均值 三相半波变流电路Udo=1.17U2 三相全控桥式变流电路Udo=2.34U2。 2、电流计算2、电流计算输出电流平均值亦可用整流的公式，即 （5-2） 在逆变状态时，Ud、EM的极性和整流时相反，均为负值。 每个晶闸管导通2π/3，因此流过每个晶闸管的电流平均值、有效值分别为：（设Id波形平直连续） （5-3） （5-4）null变压器二次侧电流的有效值为： 三相半波电路 （5-5） 三相全控桥式电路 （5-6） 3、功率计算3、功率计算从交流电源送到直流侧负载的有功功率为： （5-7） 当逆变工作时，EM、Ud均为负值，故Pd也为负值，表示功率由直流电动势流向交流电源。4、逆变时的功率因素4、逆变时的功率因素 　　　　　　　 （5-8） 式中，cosφ为负值，表明电路工作在逆变状态。 三、逆变失败的原因三、逆变失败的原因逆变失败（逆变颠覆）： 逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源会通过晶闸管电路形成短路，或者直流电动势和变频器的输出平均电压顺向串联，形成很大的短路电流。 逆变失败的原因： ⑴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，如脉冲丢失、脉冲延迟、脉冲次序颠倒等，致使晶闸管不能正常换相，从而使交流电源电压和直流电动势顺向串联，形成短路。 ⑵晶闸管发生故障，应关断时不能关断，应导通时不能导通，造成逆变失败。 ⑶交流电源发生缺相或突然消失，由于直流电动势存在，晶闸管仍可导通，直流电动势通过晶闸管电路而使电路短路。 ⑷换相的裕量角不足，引起换相失败。 换相重叠角的影响换相重叠角的影响图5-5 变压器漏抗对逆变电路换相过程的影响 当b >g 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。 如果b uc时使V4通，V3断，uo=Ud 当uruc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号 如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通， uo=Ud 当ur0，VD2和VD3通，uo=-Ud 动画null图5-22 双极性PWM控制方式波形 对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别 图5-21 单极性PWM控制方式波形动画2、三相桥式PWM型逆变电路2、三相桥式PWM型逆变电路双极性PWM控制方式（三相桥逆变） 图5-23 三相桥式PWM型逆变电路 三相的PWM控制公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120°下面以U相为例进行分析：动画控制规律控制规律图5-24 三相桥式PWM逆变电路波形 图5-23 三相桥式PWM型逆变电路 当urU>uc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN’=Ud/2当urU