目录

2.7.1 逆变的概念

1）逆变的概念及原因

2）电能的流动

3）逆变产生的条件

波形分析

2.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态

1）逆变工作原理及波形分析

2）有源逆变状态时各电量的计算

2.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制

逆变失败（逆变颠覆）

1）逆变失败的原因

换相重叠角的影响

2）确定最小逆变角的依据

1）查阅有关手册

2）参照整流时换相重叠角的计算方法

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2.7.1 逆变的概念

1）逆变的概念及原因

逆变（Invertion）——把直流电转变成交流电，整流的逆过程。

逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。

有源逆变电路——交流侧和电网连结

• 应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等。

无源逆变电路——交流电路的交流侧不与电网联接，而直流接到负载。

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。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。

整流与有源逆变的区别关键在于电能流动的方向。

2）电能的流动

以直流发电机——电动机系统为例说明电能的流动规律

两个电动势同极性相接时（两个电动势同时为正值或同时为负值），电流总是从电动势高的流向低的，回路电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。（电流从电源正极流出时，该电源输出电能，从电源正极流入时，该电源吸收电能）

3）逆变产生的条件

单相全波电路代替上述发电机（整流器中的电流不能反向，即电流方向始终保持不变）

波形分析

如下图所示，在期间，，在时刻触发后导通，电感电流增加。

在期间，虽然，但由于电感L储能释放能量，继续导通。

在结束时，触发，，承受正向电压导通，承受反压关断，实现换流。

从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件有二：

• 有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压。
• 晶闸管的控制角，以使为负值。

半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势（可能通过续流二极管直接短路），故不能实现有源逆变。

欲实现有源逆变，只能采用全控电路。

逆变和整流的区别：控制角不同。

• 时，电路工作在整流状态。
• 时，电路工作在逆变状态。

可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题。

• 把时的控制角用表示，称为逆变角。
• 逆变角和控制角的计量方向相反，其大小自的起始点向左方计量。

2.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态

1）逆变工作原理及波形分析

• 三相桥式逆变电路结构与整流电路相同。
• 如果、的极性与整流时均相反，，变流器则吸收能量回馈到电网，此时电路即为有源逆变工作状态。
• 的极性由电机的运行状态决定，的极性取决于触发脉冲的控制角。
• 此时应大于，或者逆变角应小于。

三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图所示。

2）有源逆变状态时各电量的计算

输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即

每个晶闸管导通，故流过晶闸管的电流有效值为：

从交流电源送到直流侧负载的有功功率为：

当逆变工作时，由于为负值，故一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。

在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为：

2.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制

逆变失败（逆变颠覆）

逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。

1）逆变失败的原因

• 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、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。
• 晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。
• 交流电源缺相或突然消失。
• 换相的裕量角不足，引起换相失败。

换相重叠角的影响

当时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。

如果时，从图中波形中可清楚地看到，该导通的晶闸管（）会关断，而应关断的晶闸管（）不能关断，最终导致逆变失败。

2）确定最小逆变角的依据

逆变时允许采用的最小逆变角应等于：

——晶闸管的关断时间折合的电角度，大的可达200~300ms，折算到电角度约4°~5°。

——换相重叠角，随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。

——安全裕量角，主要针对脉冲不对称程度（一般可达5°）。值约取为10°。

——换相重叠角的确定

1）查阅有关手册

举例如下：

整流电压	整流电流	变压器容量	短路电压比%
220V	800A	240kV*A	5%	15°~20°

2）参照整流时换相重叠角的计算方法

根据逆变工作时，并设，上式可改写成：

这样，一般取30°~35°。