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=30、=60和=90时输出电压的波形分析
需要分析各种控制角时的输出波形时,可先求出两组三相半波电路的ud1和ud2波形,然后做出波形(ud1+ud2)/2;
双反星形电路的输出电压波形与三相半波电路比较,脉动程度减小了,脉动频率加大一倍,f=300Hz;
电感负载情况下,=90时,输出电压波形正负面积相等,Ud=0,移相范围是90;
图2-39当=30、60、90时,双反星形电路的输出电压波形
每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电120°。
每相的触发脉冲,从第一个正自然换相点开始计算起,分别为1,3,5和2,4,6。这样,在不同的时刻导通的SCR分别为6,1、1,2、2,3、3,4、4,5、5,6、6,1…。
如果是电阻负载,则ud波形不应出现负值,仅保留波形中正的部分。同样可以得出,当=120时,Ud=0,因而电阻负载移相范围为120。
整流电压平均值与三相半波整流电路的相等,负载电流连续时,整流电压平均值为:Ud=
将双反星形电路与三相桥式电路进行比较可得出以下结论:
(1)三相桥为两组三相半波串联,而双反星形为两组三相半波并联,且后者需用平衡电抗器;
(2)当变压器二次有效值U2相等时,双反星形整流电路的整流电压平均值Ud是三相桥式整流电路的1/2;若采用相同的晶闸管,双反星形整流电路允许的整流电流平均值Id是三相桥式整流电路的2倍;
(3)两种电路中,晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系一样。
逆变的概念
?为什么要逆变?
逆变(invertion)——把直流电转变成交流电,为整流的逆过程。逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路;
实例:电力机车下坡行驶,机车的位能转变为电能,反送到交流电网中去,有助于刹车;
有源逆变电路——交流侧和电网连结,即电网为负载。
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;
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(converter)。
无源逆变——变流电路的交流侧不与电网联接,而直接接到普通负载,将在第5章介绍。
两个直流电源联接
图a中,E1>E2,则电流从E1流向E2。
E1发出功率P1=E1*I,E2接受功率P2=E2*I,电阻消耗的功率为PR=(E1-E2)*I。
图b为E2>E1,则电流反向,此时E1接受功率,E2发出功率。
可见当两个电动势同极性相接时,电流总是从电动势高的流向低的,由于回路电阻很小,即使很小的电压差也能产生大的电流,两个电动势间交换很大的功率。
图c中E1和E2串联,则
此时E1和E2都输出功率,电阻消耗的功率为PR=(E1+E2)*I。如果R仅为回路电阻,则电流I将很大,实际为两个电源的短路,应避免这种事情发生。
图d中,用直流电机替代电源E2,则E1为电动机提供电枢电源,M工作在电动状态。若电动机工作在制动状态,且EM>E1,则电流I反向,电机作为直流发电机来运行,如图e所示。
在前面介绍的相控整流电路中,直流电源E1是通过晶闸管对交流电源整流得来的,而晶闸管的单向导电性决定了电流I的方向不能改变,若想实现电机轴上的机械能转变为电能向电网回馈,则只能通过改变电机的电枢极性,如图f所示。此时若E1的极性不改变,则形成图c的短路状况,故E1的极性也要对调,当EM>E1时,即可实现电能回馈。
使用单相全波替上述直流电源。(注意同时添加一个电抗器,以使电流连续,从而负载为大电感反电势负载)。
图2-45单相全波电路的整流和逆变
交流电网输出电功率
电动机输出电功率
图2-45aM电动运行,全波电路工作在整流状态,在0~π/2间,Ud为正值,并且只有当Ud>EM,才能输出Id
交流电网输出电功率,电动机输入电功率。
图2-45bM回馈制动,由于晶闸管的单向导电性,Id方向不变,欲改变电能的输送方向,只能改变EM极性。为了防止两电动势顺向串联,Ud极性也必须反过来,即Ud应为负值,且|EM|>|Ud|,才能把电能从直流侧送到交流侧,实现逆变。
电能(注意不是电流)的流向与整流时相反,M输出电功率,电网吸收电功率。
Ud可通过改变来进行调节,逆变状态时Ud为负值,在π/2~π间。
产生逆变的条件有二:
(1)有直流电动势,其极性和晶闸管导通方向一致,其绝对值大于变流器直流侧平均电压;
(2)晶闸管的控制角
>π/2,使Ud为负值。
半控桥或有续流二极管的电路,因其整流电压ud不能出现负值(最小为零),也不允许直流侧出现负极性的电动势,故不能实现有源逆变。欲实现有源逆变,只能采用全控电路。
问题;半控桥能否实现有源逆变?
逆变和整流的区别:控制角不同
0<<p/2时,电路工作在整流状态。
p/2<<p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a>p/2时的控制角用p-=b表示,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。