M
-
-
u2
图3-2
0
t
ug
0
t
ud
Ud
E
0
t
VT1 u2 u2
VT2
-L
ud 电能
+
id
-R
E M
+
u2
0
t
ug
0
t
ud
0
t
U E
d
2、工作原理
1）整流状态（0≤α﹤90°）
当α等于零时，输出电压瞬时值ud在整个周期内全 部为正；当90°>α>0时，ud在整个周期内有正有 负，但正面积总是大于负面积，故平均值Ud为正 值，其极性是上正下负，如上图a。通常Ud略大于 E，此时电流Id从Ud的正端流出，从E的正端流进。 电机M吸收电能，作电动运行，电路把从交流电网 吸收的电能转变成直流电能输送给电动机，电路 工作在整流状态，电机M工作在电动状态。
送来的直流电能，并将其转变成交流电能反馈回电网，这 就是该电路的有源逆变状态。
（a）α=60°的整流状态
（b）α=120°的逆变状态
单相双半波电路α=60°的整流和α=120°的逆变时的仿真波形
要使整流电路工作在逆变状态，须满足两个条件：
1）变流器的输出Ud能够改变极性（内部条件）。 由于晶闸管的单向导电性，电流Id不能改变方向， 为实现有源逆变，须改变Ud的极性。即让变流器
3、按直流电源的性质分
电压型逆变电路：直流侧并联大电容，使直流电源 近似为恒压源的逆变电路。
电流型逆变电路：直流侧串联大电感，使直流电源 近似为恒流源的逆变电路。
4、按逆变电路输出端相数分
分为单相、三相和多相逆变电路。
实 际 的 逆 变 装 置 往 往 涉 及 到 上 述 多 个 分 类 ： 如 ： 三 相电压型无源逆变电路就涉及了1、3、4三个分类。
3.1.1 逆变电路的基本类型
逆变电路可按下列几种方法进行分类：
1、按逆变输出去向分
有源逆变：输出交流电给交流电网的逆变电路。 无源逆变：输出交流电直接给负载的逆变电路。
2、按组成电路的电力电子器件分
半控型逆变电路：由晶闸管等半控型器件组成的 逆变电路。 全控型逆变电路：由全控型器件GTO、GTR、PMOSFET、IGBT等组成的逆变电路。
2）逆变状态（90°﹤α≤180°）
逆变是将电机吸收的直流电能转变成交流反馈回电网。
由于晶闸管的单向导电性，负载电流Id不能改变方向，只 有将E反向，即电机作发电运行才能回馈电能；为避免Ud 与E顺接，此时将Ud的极性也反过来，如上图b示。要使Ud
反向，α应该大于90°。
当α在90°﹤α≤180°间变动时，输出电压瞬时值ud在整 个周期内有正有负，但负面积大于正面积，故平均值Ud为 负值，见上图b所示。此时E略大于Ud，电流Id的流向是从 E的正端流出，从Ud的正端流入，逆变电路吸收从电机反
cos cos( ) 源自Id X B2U2
第3章 直流-交流变换电路
3.1 逆变的概念
逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。 按负载性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。 1）有源逆变——把逆变电路的输出接到交流电源上， 把经逆变得到的与交流电源同频率的交流电能返送到 该电源中，这样的逆变称作有源逆变。 2）无源逆变或变频——把直流电变换为交流电能， 直接向非电源负载供电的电路，称为无源逆变电路。
3、强迫换流
设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加 反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。强 迫换流通常利用附加电容上所存储的能量来实现。
强迫换流可使输出频率不受电源频率的限制，但 需附加换流电路，同时还要增加晶闸管的电压、电 流定额，对晶闸管的动态特性要求也高。
由换流电路内的电容直接提供换流电压的直接耦 合式强迫换流原理如图3-1所示。
iVT3
0
ud
L
id -
ud
M EM +
图3-3
0
P
t



id
iVT2
iVT3
iVT1
iVT2
iVT3
交流侧电抗对逆变换相过程的影响
t
2、最小逆变角β确定的方法
最小逆变角β的大小要考虑以下因素：
1）换相重叠角γ。此值与电路形式、工作电流大小、触发角
大小有关。即
（2）晶闸管发生故障。器件失去阻断能力，或器件 不能导通。
（3）交流电源异常。在逆变工作时，电源发生缺相 或突然消失而造成逆变失败。
（4）换相裕量角不足，引起换相失败。应考虑变压 器漏抗引起的换相重叠角、晶闸管关断时间等因 素的影响。
u
LB VT1
v
iVT1 LB VT2
w iVT2 LB VT3
失败，电路又重新工作在整流状态，外接的直流 电源就会通过晶闸管电路形成短路，使变流器的
输出平均电压Ud和直流电动势E变成顺向串联，
由于变流电路的内阻很小，将出现很大的短路电 流流过晶闸管和负载，这种情况称为逆变失败， 或称为逆变颠覆。
造成逆变失败的原因：
（1）触发电路工作不可靠。不能适时、准确地给各 晶闸管分配触发脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等。
3.1.2 逆变电路的换流方式
电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换 流。逆变电路中有下列几种换流方式：
1、电网电压换流
利用电网的电压反向施加在欲关断的晶闸管上使其关 断的换流方式称为电网电压换流。这种换流不需要全控 型器件，也无需附加换流电路，但不适用于没有交流电 网的电路。 2、器件换流 采用IGBT、P-MOSFET、GTO、GTR等全控型器件， 利用全控型器件的自关断能力进行换流。
的控制角α＞90°即可。
2）须有外接的提供直流电能的电源E。E也要能改 变极性，且有 E Ud （外部条件）。
3、逆变角β
逆变时的控制角称为逆变角β，规定以α=π处作为
计量β角的起点，大小由计量起点向左计算。满足
如下关系：
3.2.2 逆变失败与最小逆变角的限制
1、逆变失败 可控整流电路运行在逆变状态时，一旦发生换相
图3-1 直接耦合式强迫换流原理图
4、负载换流
由负载提供换流电压的方式称为负载换 流。 凡是负载电流的相位超前于负载电压的 场合，例如电容性负载，均可实现负载换流。
3.2 电网电压换流式有源逆变电路
3.2.1 单相双半波有源逆变电路
1、电路结构
VT1
id
u2
+L
ud
+R
u2 VT2
电能 E