文档介绍：电力电子技术论文
--三相半波的有源逆变电路原理及其仿真分析
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三相半波的有源逆变电路原理及其仿真分析
一、前言
在实际的生活用电中,很多都要用到电源的整流和逆变过程,若想实现有源逆变有如下两个条件:
⑴、外部条件
务必要有一个极性与晶闸管导通方向一致的直流电势源。这种直流电势源可以是直流电机的电枢电势,也可以是蓄电池电势。它是使电能从变流器的直流侧回馈交流电网的源泉,其数值应稍大于变流器直流侧输出的直流平均电压。
⑵、内部条件
要求变流器中晶闸管的控制角α>π/2, 这样才能使变流器直流侧输出一个负的平均电压,以实现直流电源的能量向交流电网的流转。
上述两个条件必须同时具备才能实现有源逆变。
必须指出,对于半控桥或者带有续流二极管的可控整流电路,因为它们在任何情况下均不可能输出负电压,也不允许直流侧出现反极性的直流电势,所以不能实现有源逆变。
图 1:三相半波共阴极逆变电路及有关波形
(a) 整流工作状态; (b) 逆变工作状态
二、电路的整流工作状态(0<α<π/2)
图 1(a)所示电路中,α=30°时依次触发晶闸管,其输出电压波形如图黑实线所示。因负载回路中接有足够大的平波电感,故电流连续。对于α=30°的情况,输出电压瞬时值均为正,其平均电压自然为正值。对于在0<α<π/2范围内的其它移相角,即使输出电压的瞬时值ud有正也有负,但正面积总是大于负面积,输出电压的平均值Ud也总为正,其极性如图为上正下负,而且Ud略大于ED。此时电流Id从Ud的正端流出,从ED的正端流入,能量的流转关系为交流电网输出能量, 电机吸收能量以电动状态运行。
电路输出电压的波形如图1(b)中黑实线所示。当α在π/2~π范围内变化时,其输出电压的瞬时值ud在整个周期内也是有正有负或者全部为负, 但是负电压面积将总是大于正面积,故输出电压的平均值
Ud为负值。其极性如图为下正上负。此时电机端电势ED稍大于Ud ,主回路电流Id方向依旧,但它从ED的正极流出,从Ud的正极流入,这时电机向外输出能量,以发电机状态运行,交流电网吸收能量,电路以有源逆变状态运行。
因晶闸管V1、V2、V3的交替导通工作完全与交流电网变化同步, 从而可以保证能够把直流电能变换为与交流电网电源同频率的交流电回馈电网。一般均采用直流侧的电压和电流平均值来分析变流器所连接的交流电网究竟是输出功率还是输入功率。这样,变流器中交流电源与直流电源能量的流转就可以按有功功率Pd=UdId来分析,整流状态时,Ud>0,Pd>0则表示电网输出功率; 逆变状态时,Ud <0, Pd <0则表示电网吸收功率。
在整流状态中,变流器内的晶闸管在阻断时主要承受反向电压, 而在逆变状态工作中,晶闸管阻断时主要承受正向电压。变流器中的晶闸管,无论在整流或是逆变状态,其阻断时承受的正向或反向电压峰值均应为线电压的峰值,在选择晶闸管额定参数时应予注意。为分析和计算方便,通常把逆变工作时的控制角改用β表示,令β=π-α,称为逆变角。规定α=π时作为计算β的起点,和α的计量方向相反,β的计量方向是由右向左。变流器整流工作时,α<π/2, 相应的β>π/2, 而在逆变工作时, α>π/2而β<π