浙江大学电气工程学院 -电力电子技术基础 -
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第三章 有源逆变电路
? 逆变的概念
? 交流到直流, 整流
? 直流到交流, 逆变
? 有源逆变与无源逆变的区别
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§ 3-1 有源逆变的工作原理及实现的条件
一、有源逆变的工作原理
二, 逆变产生的条件
1,要有一个直流电源 。 具体地说, 在变流电路直流侧具有一个能提
供逆变能量的直流电源, 其极性应与晶闸管的导电电流方向一致 。
2、要有一个变流装置。输出的支流平均电压 Ud的极性必须为负，以保
证与直流电源电势 Ed构成同极性相连，在满足 Ed >Ud时实现逆变。
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§ 3-2 三相半波逆变电路
一、工作原理
分析 ∶ 导通过程
uT1波形
波形
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§ 3-2 三相半波逆变电路
二、基本数量关系
Ud＝－ 1.17U2 cos
β的定义 ∶ β = π - α
逆变 ∶ β 逆变超前角 0< β<90o,90o<α<180o
整流 ∶ α 整流滞后角 0<α<90o,90o<β<180o
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2
6
6
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?
在实际运行中为防止逆变颠覆，必须 β＞０
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§ 3-2 三相半波逆变电路
三、对触发电路的要求
最高，没问题换流，向 auac,30 ???
故用脉冲来选择换流，此时向,,30 ba uuac ?? ??
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
一, 工作原理
分析方法与三相整流桥相同
元件成对导通, θ=120o,隔 60o换流,VT1- VT2 –VT3- VT4- VT5- VT6
,1, 点 ∶ 触发 VT6,VT1,uab=0,此后 uab<0； 由于 (E+ uab)>0,仍通, ud= uab
,2”点 ∶ 触发 VT2,uac>uab,但 uac<0,而 (E+ uac)>0,VT6换流 VT2,VT1,VT2
通，
ud= uac,3”点 ∶ VT1向 VT3换流
波形
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
反压时间 ∶
在 ωtq期间, 元件受反压,
可使元件关断 。
β↓→ ωtq↓
β=0,ωtq=0,无关断时间
故应限定最小逆变角 βmin
0 VT1通
uT1= uab VT3通
uac VT5通
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
二, 基本数量关系
１, 直流平均电压 Ud
２, 直流电流
３, 晶闸管电流
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??? 22 nd III
dTdT II 3
1?
ItdII T 312 1 3
2
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
４, 变压器次级电流
５, 交流侧送至直流侧有功功率
６, 逆变电路功率因数
III T 3222 ??
ddd EIIRP ?? 2
IUIUS ll 222 23 ??
SP d /co s ?? <0 逆变
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
作业 ∶
P.101 习题 6,7,11
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§ 3-4 逆变颠覆及其防止
整流 ∶ 无大问题
逆变 ∶ 可能出现顺串, 大环流
一, 原因
1,触发电路工作不正常
(1)脉冲丢失
无 ug2,VT 1 无法向 VT2换流
u2>0时,ud>0与 E顺串
(2)脉冲延时
ug2延迟, ug2出现时,
ua> ub,无法换流
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§ 3-4 逆变颠覆及其防止
2,触发脉冲正常, 晶闸管故障
ωt0时, VT3受正压
(E+ uc)>0,数值较高
如超过断态重复峰值电压,
则 VT3误导通 。
3,交流电源故障
缺相、突然消失，但反电势 E仍存在，导通元件仍能继续导通，
Id=E/Rd很大
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§ 3-4 逆变颠覆及其防止
4,β较小, μ较大
当逆变角较小时, 由于换流重叠角的影响, 造成晶闸管因承受反压
时间不够而关不断, 导致逆变颠覆 。
逆变的换流重迭现象与整流时一样,
整流 ∶ Ud=Ud’- Ud
逆变 ∶ Ud=Ud’+ Ud
如 β<μ,VT1→VT2换流
过 P点后, 换流仍未结束, 此后
ua>ub,无法换流, VT1继续导通,
VT2反压无法通 。
ud=ua,顺串短路
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§ 3-4 逆变颠覆及其防止
二, 最小逆变角的确定
βmin=δ+μ+θ’
δ,tq对应的角度, tq=200-300μs,δ=4o-5o
μ∶ 换流重迭角, μ=15o-20o
θ’∶ 安全裕量角, 防止脉冲不对称引起相位差 (可达 5o)，
取 θ’=10o
故 βmin=δ+μ+θ’=30o-35o 逆变时应保证 β≥βmin
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§ 3-5 功率因数
一, 基本概念
功率因数 =平均功率 /视在功率
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§ 3-5 功率因数
二, 整流电路的功率因数
1.电流畸变因数
2.位移因数
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§ 3-5 功率因数
三, 提高功率因数途径
1.减少触发控制角
2.减少谐波成分, 提高电流畸变因数
3.采用提高功率因数的整流电路 （ PFC电路 ）
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§ 3-5 功率因数
PFC电路
1.填空式 PFC整流电路
2.有源 PFC电路
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第三章 有源逆变电路
? 逆变的概念
? 交流到直流, 整流
? 直流到交流, 逆变
? 有源逆变与无源逆变的区别
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§ 3-1 有源逆变的工作原理及实现的条件
一、有源逆变的工作原理
二, 逆变产生的条件
1,要有一个直流电源 。 具体地说, 在变流电路直流侧具有一个能提
供逆变能量的直流电源, 其极性应与晶闸管的导电电流方向一致 。
2、要有一个变流装置。输出的支流平均电压 Ud的极性必须为负，以保
证与直流电源电势 Ed构成同极性相连，在满足 Ed >Ud时实现逆变。
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§ 3-2 三相半波逆变电路
一、工作原理
分析 ∶ 导通过程
uT1波形
波形
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§ 3-2 三相半波逆变电路
二、基本数量关系
Ud＝－ 1.17U2 cos
β的定义 ∶ β = π - α
逆变 ∶ β 逆变超前角 0< β<90o,90o<α<180o
整流 ∶ α 整流滞后角 0<α<90o,90o<β<180o
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在实际运行中为防止逆变颠覆，必须 β＞０
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§ 3-2 三相半波逆变电路
三、对触发电路的要求
最高，没问题换流，向 auac,30 ???
故用脉冲来选择换流，此时向,,30 ba uuac ?? ??
浙江大学电气工程学院 -电力电子技术基础 -
6
§ 3-3 三相桥式逆变电路
一, 工作原理
分析方法与三相整流桥相同
元件成对导通, θ=120o,隔 60o换流,VT1- VT2 –VT3- VT4- VT5- VT6
,1, 点 ∶ 触发 VT6,VT1,uab=0,此后 uab<0； 由于 (E+ uab)>0,仍通, ud= uab
,2”点 ∶ 触发 VT2,uac>uab,但 uac<0,而 (E+ uac)>0,VT6换流 VT2,VT1,VT2
通，
ud= uac,3”点 ∶ VT1向 VT3换流
波形
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
反压时间 ∶
在 ωtq期间, 元件受反压,
可使元件关断 。
β↓→ ωtq↓
β=0,ωtq=0,无关断时间
故应限定最小逆变角 βmin
0 VT1通
uT1= uab VT3通
uac VT5通
浙江大学电气工程学院 -电力电子技术基础 -
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
二, 基本数量关系
１, 直流平均电压 Ud
２, 直流电流
３, 晶闸管电流
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??? 22 nd III
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1?
ItdII T 312 1 3
2
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
４, 变压器次级电流
５, 交流侧送至直流侧有功功率
６, 逆变电路功率因数
III T 3222 ??
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§ 3-3 三相桥式逆变电路
作业 ∶
P.101 习题 6,7,11
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§ 3-4 逆变颠覆及其防止
整流 ∶ 无大问题
逆变 ∶ 可能出现顺串, 大环流
一, 原因
1,触发电路工作不正常
(1)脉冲丢失
无 ug2,VT 1 无法向 VT2换流
u2>0时,ud>0与 E顺串
(2)脉冲延时
ug2延迟, ug2出现时,
ua> ub,无法换流
浙江大学电气工程学院 -电力电子技术基础 -
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§ 3-4 逆变颠覆及其防止
2,触发脉冲正常, 晶闸管故障
ωt0时, VT3受正压
(E+ uc)>0,数值较高
如超过断态重复峰值电压,
则 VT3误导通 。
3,交流电源故障
缺相、突然消失，但反电势 E仍存在，导通元件仍能继续导通，
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§ 3-4 逆变颠覆及其防止
4,β较小, μ较大
当逆变角较小时, 由于换流重叠角的影响, 造成晶闸管因承受反压
时间不够而关不断, 导致逆变颠覆 。
逆变的换流重迭现象与整流时一样,
整流 ∶ Ud=Ud’- Ud
逆变 ∶ Ud=Ud’+ Ud
如 β<μ,VT1→VT2换流
过 P点后, 换流仍未结束, 此后
ua>ub,无法换流, VT1继续导通,
VT2反压无法通 。
ud=ua,顺串短路
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§ 3-4 逆变颠覆及其防止
二, 最小逆变角的确定
βmin=δ+μ+θ’
δ,tq对应的角度, tq=200-300μs,δ=4o-5o
μ∶ 换流重迭角, μ=15o-20o
θ’∶ 安全裕量角, 防止脉冲不对称引起相位差 (可达 5o)，
取 θ’=10o
故 βmin=δ+μ+θ’=30o-35o 逆变时应保证 β≥βmin
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§ 3-5 功率因数
一, 基本概念
功率因数 =平均功率 /视在功率
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二, 整流电路的功率因数
1.电流畸变因数
2.位移因数
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§ 3-5 功率因数
三, 提高功率因数途径
1.减少触发控制角
2.减少谐波成分, 提高电流畸变因数
3.采用提高功率因数的整流电路 （ PFC电路 ）
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§ 3-5 功率因数
PFC电路
1.填空式 PFC整流电路
2.有源 PFC电路
