圖2-34 單相全波電路的整流和逆變
?a、直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)
圖2-33a M電動(dòng)，EG>EM，電流Id從G流向M，M吸收電功率；圖2-33b 回饋制動(dòng)狀態(tài)，M作發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)，EM>EG，電流反向，從M流向G，故M輸出電功率，G則吸收電功率，M軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒oG；圖2-33c 兩電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，向電阻R 供電，G和M均輸出功率，由于R 一般都很小，實(shí)際上形成短路，在工作中必須嚴(yán)防這類事故發(fā)生。
b、逆變產(chǎn)生的條件
用單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)，如圖2-34a，M電動(dòng)運(yùn)行，全波電路工作在整流狀態(tài)，a 在0~ /2間，Ud為正值，并且Ud >EM，才能輸出Id，交流電網(wǎng)輸出電功率，電動(dòng)機(jī)則輸入電功率。圖2-34b表示在回饋制動(dòng)時(shí)，由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕琁d方向不變，欲改變電能的輸送方向，只能改變EM極性。為了防止兩電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，Ud極性也必須反過(guò)來(lái)，即Ud應(yīng)為負(fù)值，且|EM| > |Ud |，才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè)，實(shí)現(xiàn)逆變。
電能的流向與整流時(shí)相反，M輸出電功率，電網(wǎng)吸收電功率。Ud可通過(guò)改變a 來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，逆變狀態(tài)時(shí)Ud為負(fù)值，逆變時(shí)a在π /2~π 間。由此而可知產(chǎn)生逆變的條件是：
??有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓；
??晶閘管的控制角a >π/2，使Ud為負(fù)值。
半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。

圖2-35 三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓

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（2）三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)
逆變和整流的區(qū)別：控制角α不同
????? 0<α<π/2時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)
???? π/2< a < π時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)
可沿用整流的辦法來(lái)處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各項(xiàng)問(wèn)題，把a(bǔ) >π /2時(shí)的控制角用β表示， β稱為逆變角，而逆變角β和控制角a的計(jì)量方向相反，其大小自β =0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量。三相橋式電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的波形如圖2-35所示。
有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：
Ud= -2.34U2cosα =-1.35U2Lcosα （2-39）
每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2π /3，故流過(guò)晶閘管的電流有效值為（忽略直流電流id的脈動(dòng)）
IT? =0.577Id （2-40）
從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為
Pd=R Id2+EMId （2-41）
逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。
在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為
I2= IT=0.816 Id （2-42）
（3）逆變失敗與最小逆變角的限制
逆變失?。孀冾嵏玻┦侵改孀儠r(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流。
a、逆變失敗的原因
??觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相；
??晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通；
??交流電源缺相或突然消失；
??換相的裕量角不足，引起換相失敗。
b、換相重疊角的影響
當(dāng)β >γ 時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。如果β<γ 時(shí)（從圖2-36右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘管（VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT1）不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。
c、確定最小逆變角βmin的依據(jù)
逆變時(shí)允許采用的最小逆變角β應(yīng)等于
βmin=δ+γ+q′ （2-43）
δ—— 晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度，tq大的可達(dá)200~300ms，折算到電角度約4°~5°
γ ——換相重疊角，隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。