编 号：
审定成绩：
重庆邮电学
课程（综合）设计报告
设计题目：
源逆变技术工程应
学 院 名 称 ：
动化学院
学 生 姓 名 ：
专 业 ：
电气工程动化
班 级 ：
学 号 ：
指 导 教 师 ：
填表时间：2015年 X月
重庆邮电学
摘
着高等教育普 院校招生数相年前已幅增长实验设备条件投资改善招生速度步提高实验设备利率实现资源享 般工科院校实验设备 现已原半天工作制 变全天工作制 中强电专业 实验半验证性 实验设备考虑完成实验数目没考虑效率节等素文通电力拖动动控制系统实验电力电子技术实验电机电力拖动基础实验中电机负载进行分析提出采源逆变技术进行优化样实现节 提高效率 开发具定综合性实验
逆变电路中直流电直交变换交流电源反馈量变换电路称源逆变电路相应装置称源逆变器 源逆变源逆变区：逆变电源直流电逆变成交流电源逆变源逆变说直流电压简单单相H型晶闸桥H横输出H竖线四晶闸编号1234分开通1423正负相隔输出电压电流逆变电源应广 源逆变电路 出端交流电直接输电设备逆变电路生产实践中常求工频交流电直流电变换成频率电压调节交流电供负载需采源逆变电路电力电子电路中指明源逆变电路者外均源逆变电路
目录
源逆变技术工程中应 1
晶闸源逆变器停电保护方法 1
单相源逆变电路 1
逆变电路分析 1
变流器两种工作状态 2
实现源逆变条件 3
二三相源逆变电路 3
三相半波逆变电路 3
三相桥式全控源逆变电路 4
三逆变失败原 5
逆变失败定义 5
逆变失败原 5
实现源逆变条件 7
四源逆变技术电机实验中应 8
目前关电机实验现状 8
相桥式晶闸源逆变电路设计 10
五单相桥式全控整流源逆变原理 12
整流电路概述 12
源逆变概述 12
逆变失败原消方法 12
六参数计算 12
七实验电路原理结果图 13
心总结 17
参考文献 18
源逆变技术工程中应
晶闸源逆变器停电保护方法
般晶闸 (ＳＣＲ)源逆变器 没相应保护措施 电网瞬间停电时 电网电压突然降零时 失换相反电压 进行正常换流 致电流失控制 时电网电压幅度闪变 三相电压严重衡情况 步失效导致ＳＣＲ控制角逆变移整流区 者丢掉应发出触发脉 造成逆变电势突然降逆变颠覆 形成流短路障 烧断快熔致损坏ＳＣＲ 述问题蓄电池充放电化成电源装置中更突出 停电时电网交流电没 蓄电池直流电源然存 ＳＣＲ源逆变失败 会形成直流回路短路 产生短路电流 予限制出现ＳＣＲ损坏 接触器触头烧毁危蓄电池寿命事 见 ＳＣＲ源逆变器需完善瞬时停电保护 基求停电时损坏ＳＣＲ器件 便快熔烧断希出现 需增加维修费时间 瞬时停电时应损坏电路中器件 恢复供电立正常投入运行 瞬时停电 0 1～ 0 5ｓ间隔未真正脱离电网
单相源逆变电路
逆变电路分析
整流交流电变换成直流电供负载反利相控整流电路直流电变交流电呢？完全种整流逆程称逆变许场合套晶闸控电力电子变流电路作逆变种装置称变流装置变流器根逆变输出交流电逆变电路分源逆变源逆变两种前者电网负载逆变输出交流电回送电网者电器负载交流电机电炉等
变流器两种工作状态
单相桥式控整流电路代发电机直流电动机供电电流连续稳回路中串接电感Ld称波电抗器样单相桥式控整流电路供电晶闸－直流电动机系统形成正常情况两种工作状态电压电流波形分示图3－1图3－2中
1变流器工作整流状态（0< a < p 2）
图3－1中设变流器工作整流状态单相全控整流电路分析知电感负载整流状态时Ud＝09U2cosa控制角移相范围0～90 ° Ud正值P点电位高N点电位Ud应电动机反电势E变流器输出电供电动机作电机运行时电交流电网流直流电源（直流电动机M反电势E）
图31
2变流器工作逆变状态（p 2< a < p ）
图3－2中设电机M作发电机运行（生制动）晶闸元件单导电性回路电流反欲改变电传送方改变电机输出电压极性图3－2中反电势E极性已反实现电动机生制动运行整流电路必须吸收电反馈回电网说整流电路直流侧电压均值Ud必须反Ud负值P点电位低N点电位电机电势E应Ud时电路电流整流时相反电动机输出电功率发电机工作状态电位作负载吸收电功率实现源逆变防止电流应满足E约等Ud恒定励磁E取决电动机转速Ud调节控制角a 实现
实现源逆变条件
述源逆变工作状态原理分析知实现源逆变必需时满足两基条件：外部条件提供逆变量直流电源二部条件变流器控制角a>p 2范围工作变流器输出均电压Ud极性整流状态时相反应直流电势配合完成反馈直流电回交流电网功
面分析出整流逆变交流直流晶闸变流器中互相联系着定条件互相转换变流器作整流器作逆变器关键部外部条件
难分析半控桥式电路具续流变流器实现源逆变允许直流侧出现反极性直流电势
二三相源逆变电路
三相半波逆变电路
1工作原理
图3－3三相半波电机负载电路负载回路接电感电流连续a0～p2范围变动时均值Ud总正值Ud应略E时电流idUd正端流出E正端流入电机作电动机运行吸收电三相半波电路整流工作状态
图3－3
逆变状态（p 2< a < p ）选取整流状态相应条件进行分析假设时电动机反电势极性已反接（图3－4(a)示）持续直流电势极电感Ld电路电流始终连续
变流器输出电压必须图3－4(b)中粗黑线示ap2～p范围变动时输出均值Ud负极性负正时电动机电势E应稍Ud电路电流Id方没变E正极流出Ud正端流入电倒送
2逆变角b逆变电压计算
三相半波电路整流逆变范围电流连续晶闸导通角2p3控制角a值直流侧输出电压均值a关系
分析计算方便起见电路进入逆变状态时通常逆变角b表示规定b角计算起始点控制角a＝p处计算方法a＝p（b＝0）起始点左方计算控制角逆变角关系a＋b＝pb＝p－a
三相桥式全控源逆变电路
1逆变电路波形分析
图3－5(a)三相源逆变电路根前分析区间0< a < p 2电路工作整流状态a＝p2时Ud＝0p 2< a < p 时电路工作源逆变状态图3－5(b～d)表示a＝p56时典型工作情况电路中点波形
图3－5
2逆变电路电量计算
考虑变压器漏抗时逆变器输出电压
三相逆变电路中电量电流均值晶闸电流均值效值变压器容量计算等均整流电流计算原进
三逆变失败原
逆变失败定义
逆变运行时旦发生换相失败整流电路逆变工作状态进入整流工作状态Ud重新变成正值输出均电压直流电势变成串联外接直流电源通晶闸电路形成短路种情况称逆变失败称逆变颠覆种事状态应避免
逆变失败原
造成逆变失败原致纳四类三相半波逆变电路例加说明
1触发电路工作
触发电路适时准确晶闸分配脉脉丢失脉延迟等致晶闸工作失常图3－6示a相晶闸T1导通wt1时刻正常情况时ug2触发T2电流换b相果wt1时刻触发脉ug2遗漏T1受反压关断a相晶闸T1继续导通正半周电源瞬时电压直流电势串联形成短路
图36
图3－7表明脉延迟情况ug2延迟wt2时刻出现时a相电压ua已b相电压ub晶闸T2承受反电压触发导通晶闸T1关断相ug2遗漏形成短路
图37
2晶闸发生障
应该阻断期间元件失阻断力应该导通时刻元件导通图3－8示wt1时刻前T3承受正电压等Euc特逆变角较时正电压较高T3断态重复峰值电压裕量足达wt1时刻该T1换相T2时T3已导通T2承受反压法导通造成逆变失败
图38
3换相裕1变流器工作整流状态（0< a < p 2）
晶闸源逆变器停电保护方法
源逆变
单相源逆变电路
逆变电路分类
变流器两种工作状态
2变流器工作逆变状态（p 2< a < p ）
实现源逆变条件
1工作原理
1逆变电路波形分析
2逆变电路电量计算
1触发电路工作
2晶闸发生障
量角足
存重叠角逆变工作带利果T1T2换相程分析逆变电路工作b > g时换相程b相电压ub高a相电压ua换相结束时T1承受反压关断果换相裕量角足b < g时图3－9波形中出换相尚未结束时电路工作状态达P点a相电压ua高b相电压ub晶闸T2承受反电压重新关断应该关断T1承受正电压继续导通a相电压着时间推迟愈愈高致逆变失败
图39
4交流电源发生异常现象
逆变运行时出现交流电源突然断电缺相电压低等现象果逆变工作时交流电源发生缺相突然消失直流电势E存晶闸触发导通时变流器交流侧失直流电势极性相反交流电压直流电势晶闸电路短路
逆变角确定
见保证逆变电路正常工作必须选触发器正确选择晶闸参数采取必措施减少电路中dudtdidt影响免发生误导通防止意外事整流电路样电路中般应装快速熔断器快速开关资保护外防止发生逆变颠覆逆变角b太必须限制某允许角度
逆变时允许采逆变角b应
b＝d＋g＋q＇
式中
d 晶闸关断时间tq折合电角度称恢复阻断角d＝tq
g 换相重叠角
q＇ 安全裕量角
四源逆变技术电机实验中应
目前关电机实验现状
动化电气工程动化机电体化等专业中开设电机电力拖动基础电力电子技术电力拖动动控制系统等课程目前课程中开设实验均涉关直流电机交流电机实验 电动机负载直流发电机 直流发电机发出电压供滑动变阻箱(093 W 电流5205A 调节变阻器011 W 电流10305A 调节变阻器0250 W 1018A 调节电阻器)[1 3 ]通调节电阻值完成关实验容
图1 VM 直流开环调速系统
面VM 系统[4]例说明整系统组成负载等情况图1 示 图1 中控制电压Uc 移动触发脉相位GT 触发装置VT 三相桥式相控整流电路M 直流电动机F 直流发机M F 轴R调节变阻箱F R 作电动机模拟负载般机组直流电动机功率2 2kW 左右电机工作额定状态22kW 量均热形式白白消耗掉果天8 时运行计算台机组天白白消耗17 6kW·h般实验室开设实验时 次开设8 组左右样天白白消耗140kW·h
3 改进实验状况
源逆变技术应类实验中模拟电动机负载效率便提高改进实验原理图
图2 示
图2 改进实验原理图
图2 中 T 逆变变压器 L2 波电抗器 图1相较 图2 发电机负载改进成单相桥式整流电路根电力电子技术关知识[5] 果满足条件 ①存直流电动势源 极性晶闸导通方致直流电动势值稍变流器直流侧均电压②晶闸控制角a 90 度变流器直流侧均电压负值保证发电机端电压极性正确前提直流电逆变成交流电回馈电网 实现源逆变 发电机电回馈电网中 热形式白白耗掉然 电路拓扑满足定条件单相桥式全控整流电路满足源逆变电路拓扑求
图3 变流器直流侧电压波形
面简述回馈电网中量电感负载Ud Ud 0 cosa 09U2 cosa 控制角a 时ud u2 波形图3 示U d I d I d R + EG I d S2 中RS 发电机电枢阻波电抗器电阻 EG 发电机电枢电动势EG Cefn
U d EG < 2pa > 时 U d < 0 回馈电网中量E G I d I d RS U d I d2 满足面条件Cefn > 09U2cosa 09U2cos(p b) 09U2cosb 回馈电网中量 U I d 0 9 cos b 2 改变负载时通调节b 角 模拟改变直流电机负载b 减时负载增电机转速降b 增时负载减电机转速升4 实验结果种源逆变技术应VM 直流调速系统中模拟电动机负载调试利通正常运行实验参数直流电动机2 2kW 220V125A 1500r min直流发电机2kW230V87A1450rmin逆变变压器T 变2∶1电抗器L2 100mH2 u 2 i 选关联参考方b 300时 2 u 2 i 波形图图4 示
相桥式晶闸源逆变电路设计
11整流技术发展概况
正电路广泛应工业中整流逆变直电力电子技术热点桥式整流利二极单导通性进行整流常电路常交流电转化直流电整流状态变源逆变状态特定实验电路需恰处时机条件基原理方法已成熟十年着国交直流变换器市场迅猛发展相应核型技术应发展较成业企业关注焦点
目前整流设备发展具列特点：传统相控整流设备已先进高频开关整流设备取代系统设计已固定式演化成模块化适应种等级种模块通信设备求加阀控式密封铅酸蓄电池广泛应分散供电创造条件提高通信网运行通信质量高频开关整流器采模块化设计N1配置热插拨技术方便系统扩展利设备维护整流设备配电设备等配备微机监控器系统设备具智化理功障保护保护功新旗舰新技术新材料应高频开关整流器跃新台阶
12 系统仿真概述
1基概念
谓系统仿真（system simulation）根系统分析目分析系统素性质相互关系基础建立描述系统结构行程具定逻辑关系数量关系仿真模型进行试验定量分析获正确决策需种信息
2系统仿真实质
(1)种系统问题求数值解计算技术尤系统法通建立数学模型求解时仿真技术效处理
(2)仿真种试验手段现实系统实验差仿真实验实际环境作实际系统映象系统模型相应造环境进行仿真功
3系统仿真作
(1)仿真程实验程系统收集积累信息程尤复杂机问题应仿真技术提供需信息唯令满意方法
(2)难建立物理模型数学模型象系统通仿真模型利解决预测分析评价等系统问题
(3)通系统仿真复杂系统降阶成干子系统便分析
(4)通系统仿真启发新思想产生新策略暴露出原系统中隐藏着问题便时解决
4系统仿真方法
系统仿真基方法建立系统结构模型量化分析模型转换适合计算机编程仿真模型然模型进行仿真实验连续系统离散(事件)系统数学模型差系统仿真方法基分两类连续系统仿真方法离散系统仿真方法两类基方法基础系统(特社会济理系统)仿真特殊效方法系统动力学方法蒙特卡洛法等 系统动力学方法通建立系统动力学模型(流图等)利DYNAMO仿真语言计算机实现真实系统仿真实验研究系统结构功行间动态关系
五单相桥式全控整流源逆变原理
整流电路概述
整流电路（rectifying circuit）交流电转换直流电电路数整流电路变压器整流电路滤波器等组成直流电动机调速发电机励磁调节电解电镀等领域广泛应整流电路通常电路滤波器变压器组成20世纪70年代电路硅整流二极晶闸组成滤波器接电路负载间滤脉动直流电压中交流成分变压器设置否视具体情况定变压器作实现交流输入电压直流输出电压间匹配交流电网整流电路间电隔离
源逆变概述
逆变整流相应直流电变成交流电交流测接电网源逆变交流侧接负载源逆变源逆变条件：负载侧存直流电源E提供量电势极性变流器整流电压相反晶闸正偏置电压变流器起直流侧输出应原整流电压相反逆变电压U均值U逆变失败原消方法
源逆变失败（逆变颠覆）指逆变时旦换相失败外接直流电源会通晶闸电路短路变流器输出均电压直流电动势变成串联形成短路电流防止逆变失败方法：采精确触发电路性较晶闸保证交流电源质量流出足够换裕量角等
六参数计算
题意 U250V β35 P200W E 70V
Ud09U2cos（ πβ）09×50×cos145 3686 V ·······①
Id（UdE）R ··········································②
P|EId|Id2R············································③
联立①②③
R 6199 Ω Id 535A
晶闸原件额定电压U27071V取2～3倍安全储备电压考虑晶闸额定电压系取200V
晶闸元件额定电压IT：查表KfIVTId 2
ITKfId157241A
取2倍电流安全储备考虑晶闸原件额定电流系列取5 A
七实验电路原理结果图
实验原理图
单相桥式源逆变原理图说明：负载侧存直流电源E70V提供量电势极性单相桥式整流电压相反晶闸正偏置电压前半周期延迟角135度时D1D3导通半周期D2D4导通循环单相桥式直流侧输出原整流电压相反逆变电压Ud3686V均值Ud
晶闸13门极触发电源参数
晶闸24门极触发电源参数
触发电路原理：简便起见采脉信号发生器作晶闸触发信号参数设定两图示中1324参数延迟时间相差半周期样两组晶闸时触发重脉信号发生器频率交流电源频率相电路逆变利进行
晶闸触发电源输出波形
Ud波形图
晶闸1234两端电压波形相
13波形24波形相差半周期
流晶闸电流两端电压
心总结
次电力电子课程设计单相全控桥式整流源逆变电路研究象原理做深入理解
通次课程设计暴露出时学电力电子技术门课程中存问题首先学中局限课知识没探索新知识次课程设计中出现课题毫头绪手问题次学电力电子门学科没学科中知识互相联系没学科模拟电子技术数字电子技术等学科相互联系造成设计触发电路时遇困难终老师指导选择直接信号源作触发源简便方法缺少实际操作忽视电力电子技术应点设计时缺少实践验参数估算元件参数设定走弯路
次课程设计需查询量资料通次设计明白东西网络中轻易需耐心寻找筛选时设计程MATLAB款软件开始解够简单操作
通次课程设计明白面实际电力电子技术方面问题时够理知识结合起相互联系解决问题方法学更指导
参考文献
[1]王兆安刘进军电力电子技术[M]5北京：机械工业出版社2009
[2]陈伯时电力拖动动控制系统[M]北京：机械工业出版社1991
[3]曲学基曲敬铠明扬 逆变技术基础应 [M]北京：电子工业出版社2007
[4]赵书兰MATLAB编程优化设计应[M]北京：电子工业出版社2013
[5]陆延信供电系统中谐波分析测量抑制[M]北京：机械工业出版社1990
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编 号：
审定成绩：
重庆邮电学
课程（综合）设计报告
设计题目：
源逆变技术工程应
学 院 名 称 ：
动化学院
学 生 姓 名 ：
专 业 ：
电气工程动化
班 级 ：
学 号 ：
指 导 教 师 ：
填表时间：2015年 X月
重庆邮电学
摘
着高等教育普 院校招生数相年前已幅增长实验设备条件投资改善招生速度步提高实验设备利率实现资源享 般工科院校实验设备 现已原半天工作制 变全天工作制 中强电专业 实验半验证性 实验设备考虑完成实验数目没考虑效率节等素文通电力拖动动控制系统实验电力电子技术实验电机电力拖动基础实验中电机负载进行分析提出采源逆变技术进行优化样实现节 提高效率 开发具定综合性实验
逆变电路中直流电直交变换交流电源反馈量变换电路称源逆变电路相应装置称源逆变器 源逆变源逆变区：逆变电源直流电逆变成交流电源逆变源逆变说直流电压简单单相H型晶闸桥H横输出H竖线四晶闸编号1234分开通1423正负相隔输出电压电流逆变电源应广 源逆变电路 出端交流电直接输电设备逆变电路生产实践中常求工频交流电直流电变换成频率电压调节交流电供负载需采源逆变电路电力电子电路中指明源逆变电路者外均源逆变电路
目录
源逆变技术工程中应 1
晶闸源逆变器停电保护方法 1
单相源逆变电路 1
逆变电路分析 1
变流器两种工作状态 2
实现源逆变条件 3
二三相源逆变电路 3
三相半波逆变电路 3
三相桥式全控源逆变电路 4
三逆变失败原 5
逆变失败定义 5
逆变失败原 5
实现源逆变条件 7
四源逆变技术电机实验中应 8
目前关电机实验现状 8
相桥式晶闸源逆变电路设计 10
五单相桥式全控整流源逆变原理 12
整流电路概述 12
源逆变概述 12
逆变失败原消方法 12
六参数计算 12
七实验电路原理结果图 13
心总结 17
参考文献 18
源逆变技术工程中应
晶闸源逆变器停电保护方法
般晶闸 (ＳＣＲ)源逆变器 没相应保护措施 电网瞬间停电时 电网电压突然降零时 失换相反电压 进行正常换流 致电流失控制 时电网电压幅度闪变 三相电压严重衡情况 步失效导致ＳＣＲ控制角逆变移整流区 者丢掉应发出触发脉 造成逆变电势突然降逆变颠覆 形成流短路障 烧断快熔致损坏ＳＣＲ 述问题蓄电池充放电化成电源装置中更突出 停电时电网交流电没 蓄电池直流电源然存 ＳＣＲ源逆变失败 会形成直流回路短路 产生短路电流 予限制出现ＳＣＲ损坏 接触器触头烧毁危蓄电池寿命事 见 ＳＣＲ源逆变器需完善瞬时停电保护 基求停电时损坏ＳＣＲ器件 便快熔烧断希出现 需增加维修费时间 瞬时停电时应损坏电路中器件 恢复供电立正常投入运行 瞬时停电 0 1～ 0 5ｓ间隔未真正脱离电网
单相源逆变电路
逆变电路分析
整流交流电变换成直流电供负载反利相控整流电路直流电变交流电呢？完全种整流逆程称逆变许场合套晶闸控电力电子变流电路作逆变种装置称变流装置变流器根逆变输出交流电逆变电路分源逆变源逆变两种前者电网负载逆变输出交流电回送电网者电器负载交流电机电炉等
变流器两种工作状态
单相桥式控整流电路代发电机直流电动机供电电流连续稳回路中串接电感Ld称波电抗器样单相桥式控整流电路供电晶闸－直流电动机系统形成正常情况两种工作状态电压电流波形分示图3－1图3－2中
1变流器工作整流状态（0< a < p 2）
图3－1中设变流器工作整流状态单相全控整流电路分析知电感负载整流状态时Ud＝09U2cosa控制角移相范围0～90 ° Ud正值P点电位高N点电位Ud应电动机反电势E变流器输出电供电动机作电机运行时电交流电网流直流电源（直流电动机M反电势E）
图31
2变流器工作逆变状态（p 2< a < p ）
图3－2中设电机M作发电机运行（生制动）晶闸元件单导电性回路电流反欲改变电传送方改变电机输出电压极性图3－2中反电势E极性已反实现电动机生制动运行整流电路必须吸收电反馈回电网说整流电路直流侧电压均值Ud必须反Ud负值P点电位低N点电位电机电势E应Ud时电路电流整流时相反电动机输出电功率发电机工作状态电位作负载吸收电功率实现源逆变防止电流应满足E约等Ud恒定励磁E取决电动机转速Ud调节控制角a 实现
实现源逆变条件
述源逆变工作状态原理分析知实现源逆变必需时满足两基条件：外部条件提供逆变量直流电源二部条件变流器控制角a>p 2范围工作变流器输出均电压Ud极性整流状态时相反应直流电势配合完成反馈直流电回交流电网功
面分析出整流逆变交流直流晶闸变流器中互相联系着定条件互相转换变流器作整流器作逆变器关键部外部条件
难分析半控桥式电路具续流变流器实现源逆变允许直流侧出现反极性直流电势
二三相源逆变电路
三相半波逆变电路
1工作原理
图3－3三相半波电机负载电路负载回路接电感电流连续a0～p2范围变动时均值Ud总正值Ud应略E时电流idUd正端流出E正端流入电机作电动机运行吸收电三相半波电路整流工作状态
图3－3
逆变状态（p 2< a < p ）选取整流状态相应条件进行分析假设时电动机反电势极性已反接（图3－4(a)示）持续直流电势极电感Ld电路电流始终连续
变流器输出电压必须图3－4(b)中粗黑线示ap2～p范围变动时输出均值Ud负极性负正时电动机电势E应稍Ud电路电流Id方没变E正极流出Ud正端流入电倒送
2逆变角b逆变电压计算
三相半波电路整流逆变范围电流连续晶闸导通角2p3控制角a值直流侧输出电压均值a关系
分析计算方便起见电路进入逆变状态时通常逆变角b表示规定b角计算起始点控制角a＝p处计算方法a＝p（b＝0）起始点左方计算控制角逆变角关系a＋b＝pb＝p－a
三相桥式全控源逆变电路
1逆变电路波形分析
图3－5(a)三相源逆变电路根前分析区间0< a < p 2电路工作整流状态a＝p2时Ud＝0p 2< a < p 时电路工作源逆变状态图3－5(b～d)表示a＝p56时典型工作情况电路中点波形
图3－5
2逆变电路电量计算
考虑变压器漏抗时逆变器输出电压
三相逆变电路中电量电流均值晶闸电流均值效值变压器容量计算等均整流电流计算原进
三逆变失败原
逆变失败定义
逆变运行时旦发生换相失败整流电路逆变工作状态进入整流工作状态Ud重新变成正值输出均电压直流电势变成串联外接直流电源通晶闸电路形成短路种情况称逆变失败称逆变颠覆种事状态应避免
逆变失败原
造成逆变失败原致纳四类三相半波逆变电路例加说明
1触发电路工作
触发电路适时准确晶闸分配脉脉丢失脉延迟等致晶闸工作失常图3－6示a相晶闸T1导通wt1时刻正常情况时ug2触发T2电流换b相果wt1时刻触发脉ug2遗漏T1受反压关断a相晶闸T1继续导通正半周电源瞬时电压直流电势串联形成短路
图36
图3－7表明脉延迟情况ug2延迟wt2时刻出现时a相电压ua已b相电压ub晶闸T2承受反电压触发导通晶闸T1关断相ug2遗漏形成短路
图37
2晶闸发生障
应该阻断期间元件失阻断力应该导通时刻元件导通图3－8示wt1时刻前T3承受正电压等Euc特逆变角较时正电压较高T3断态重复峰值电压裕量足达wt1时刻该T1换相T2时T3已导通T2承受反压法导通造成逆变失败
图38
3换相裕1变流器工作整流状态（0< a < p 2）
晶闸源逆变器停电保护方法
源逆变
单相源逆变电路
逆变电路分类
变流器两种工作状态
2变流器工作逆变状态（p 2< a < p ）
实现源逆变条件
1工作原理
1逆变电路波形分析
2逆变电路电量计算
1触发电路工作
2晶闸发生障
量角足
存重叠角逆变工作带利果T1T2换相程分析逆变电路工作b > g时换相程b相电压ub高a相电压ua换相结束时T1承受反压关断果换相裕量角足b < g时图3－9波形中出换相尚未结束时电路工作状态达P点a相电压ua高b相电压ub晶闸T2承受反电压重新关断应该关断T1承受正电压继续导通a相电压着时间推迟愈愈高致逆变失败
图39
4交流电源发生异常现象
逆变运行时出现交流电源突然断电缺相电压低等现象果逆变工作时交流电源发生缺相突然消失直流电势E存晶闸触发导通时变流器交流侧失直流电势极性相反交流电压直流电势晶闸电路短路
逆变角确定
见保证逆变电路正常工作必须选触发器正确选择晶闸参数采取必措施减少电路中dudtdidt影响免发生误导通防止意外事整流电路样电路中般应装快速熔断器快速开关资保护外防止发生逆变颠覆逆变角b太必须限制某允许角度
逆变时允许采逆变角b应
b＝d＋g＋q＇
式中
d 晶闸关断时间tq折合电角度称恢复阻断角d＝tq
g 换相重叠角
q＇ 安全裕量角
四源逆变技术电机实验中应
目前关电机实验现状
动化电气工程动化机电体化等专业中开设电机电力拖动基础电力电子技术电力拖动动控制系统等课程目前课程中开设实验均涉关直流电机交流电机实验 电动机负载直流发电机 直流发电机发出电压供滑动变阻箱(093 W 电流5205A 调节变阻器011 W 电流10305A 调节变阻器0250 W 1018A 调节电阻器)[1 3 ]通调节电阻值完成关实验容
图1 VM 直流开环调速系统
面VM 系统[4]例说明整系统组成负载等情况图1 示 图1 中控制电压Uc 移动触发脉相位GT 触发装置VT 三相桥式相控整流电路M 直流电动机F 直流发机M F 轴R调节变阻箱F R 作电动机模拟负载般机组直流电动机功率2 2kW 左右电机工作额定状态22kW 量均热形式白白消耗掉果天8 时运行计算台机组天白白消耗17 6kW·h般实验室开设实验时 次开设8 组左右样天白白消耗140kW·h
3 改进实验状况
源逆变技术应类实验中模拟电动机负载效率便提高改进实验原理图
图2 示
图2 改进实验原理图
图2 中 T 逆变变压器 L2 波电抗器 图1相较 图2 发电机负载改进成单相桥式整流电路根电力电子技术关知识[5] 果满足条件 ①存直流电动势源 极性晶闸导通方致直流电动势值稍变流器直流侧均电压②晶闸控制角a 90 度变流器直流侧均电压负值保证发电机端电压极性正确前提直流电逆变成交流电回馈电网 实现源逆变 发电机电回馈电网中 热形式白白耗掉然 电路拓扑满足定条件单相桥式全控整流电路满足源逆变电路拓扑求
图3 变流器直流侧电压波形
面简述回馈电网中量电感负载Ud Ud 0 cosa 09U2 cosa 控制角a 时ud u2 波形图3 示U d I d I d R + EG I d S2 中RS 发电机电枢阻波电抗器电阻 EG 发电机电枢电动势EG Cefn
U d EG < 2pa > 时 U d < 0 回馈电网中量E G I d I d RS U d I d2 满足面条件Cefn > 09U2cosa 09U2cos(p b) 09U2cosb 回馈电网中量 U I d 0 9 cos b 2 改变负载时通调节b 角 模拟改变直流电机负载b 减时负载增电机转速降b 增时负载减电机转速升4 实验结果种源逆变技术应VM 直流调速系统中模拟电动机负载调试利通正常运行实验参数直流电动机2 2kW 220V125A 1500r min直流发电机2kW230V87A1450rmin逆变变压器T 变2∶1电抗器L2 100mH2 u 2 i 选关联参考方b 300时 2 u 2 i 波形图图4 示
相桥式晶闸源逆变电路设计
11整流技术发展概况
正电路广泛应工业中整流逆变直电力电子技术热点桥式整流利二极单导通性进行整流常电路常交流电转化直流电整流状态变源逆变状态特定实验电路需恰处时机条件基原理方法已成熟十年着国交直流变换器市场迅猛发展相应核型技术应发展较成业企业关注焦点
目前整流设备发展具列特点：传统相控整流设备已先进高频开关整流设备取代系统设计已固定式演化成模块化适应种等级种模块通信设备求加阀控式密封铅酸蓄电池广泛应分散供电创造条件提高通信网运行通信质量高频开关整流器采模块化设计N1配置热插拨技术方便系统扩展利设备维护整流设备配电设备等配备微机监控器系统设备具智化理功障保护保护功新旗舰新技术新材料应高频开关整流器跃新台阶
12 系统仿真概述
1基概念
谓系统仿真（system simulation）根系统分析目分析系统素性质相互关系基础建立描述系统结构行程具定逻辑关系数量关系仿真模型进行试验定量分析获正确决策需种信息
2系统仿真实质
(1)种系统问题求数值解计算技术尤系统法通建立数学模型求解时仿真技术效处理
(2)仿真种试验手段现实系统实验差仿真实验实际环境作实际系统映象系统模型相应造环境进行仿真功
3系统仿真作
(1)仿真程实验程系统收集积累信息程尤复杂机问题应仿真技术提供需信息唯令满意方法
(2)难建立物理模型数学模型象系统通仿真模型利解决预测分析评价等系统问题
(3)通系统仿真复杂系统降阶成干子系统便分析
(4)通系统仿真启发新思想产生新策略暴露出原系统中隐藏着问题便时解决
4系统仿真方法
系统仿真基方法建立系统结构模型量化分析模型转换适合计算机编程仿真模型然模型进行仿真实验连续系统离散(事件)系统数学模型差系统仿真方法基分两类连续系统仿真方法离散系统仿真方法两类基方法基础系统(特社会济理系统)仿真特殊效方法系统动力学方法蒙特卡洛法等 系统动力学方法通建立系统动力学模型(流图等)利DYNAMO仿真语言计算机实现真实系统仿真实验研究系统结构功行间动态关系
五单相桥式全控整流源逆变原理
整流电路概述
整流电路（rectifying circuit）交流电转换直流电电路数整流电路变压器整流电路滤波器等组成直流电动机调速发电机励磁调节电解电镀等领域广泛应整流电路通常电路滤波器变压器组成20世纪70年代电路硅整流二极晶闸组成滤波器接电路负载间滤脉动直流电压中交流成分变压器设置否视具体情况定变压器作实现交流输入电压直流输出电压间匹配交流电网整流电路间电隔离
源逆变概述
逆变整流相应直流电变成交流电交流测接电网源逆变交流侧接负载源逆变源逆变条件：负载侧存直流电源E提供量电势极性变流器整流电压相反晶闸正偏置电压变流器起直流侧输出应原整流电压相反逆变电压U均值U
源逆变失败（逆变颠覆）指逆变时旦换相失败外接直流电源会通晶闸电路短路变流器输出均电压直流电动势变成串联形成短路电流防止逆变失败方法：采精确触发电路性较晶闸保证交流电源质量流出足够换裕量角等
六参数计算
题意 U250V β35 P200W E 70V
Ud09U2cos（ πβ）09×50×cos145 3686 V ·······①
Id（UdE）R ··········································②
P|EId|Id2R············································③
联立①②③
R 6199 Ω Id 535A
晶闸原件额定电压U27071V取2～3倍安全储备电压考虑晶闸额定电压系取200V
晶闸元件额定电压IT：查表KfIVTId 2
ITKfId157241A
取2倍电流安全储备考虑晶闸原件额定电流系列取5 A
七实验电路原理结果图
实验原理图
单相桥式源逆变原理图说明：负载侧存直流电源E70V提供量电势极性单相桥式整流电压相反晶闸正偏置电压前半周期延迟角135度时D1D3导通半周期D2D4导通循环单相桥式直流侧输出原整流电压相反逆变电压Ud3686V均值Ud
晶闸13门极触发电源参数
晶闸24门极触发电源参数
触发电路原理：简便起见采脉信号发生器作晶闸触发信号参数设定两图示中1324参数延迟时间相差半周期样两组晶闸时触发重脉信号发生器频率交流电源频率相电路逆变利进行
晶闸触发电源输出波形
Ud波形图
晶闸1234两端电压波形相
13波形24波形相差半周期
流晶闸电流两端电压
心总结
次电力电子课程设计单相全控桥式整流源逆变电路研究象原理做深入理解
通次课程设计暴露出时学电力电子技术门课程中存问题首先学中局限课知识没探索新知识次课程设计中出现课题毫头绪手问题次学电力电子门学科没学科中知识互相联系没学科模拟电子技术数字电子技术等学科相互联系造成设计触发电路时遇困难终老师指导选择直接信号源作触发源简便方法缺少实际操作忽视电力电子技术应点设计时缺少实践验参数估算元件参数设定走弯路
次课程设计需查询量资料通次设计明白东西网络中轻易需耐心寻找筛选时设计程MATLAB款软件开始解够简单操作
通次课程设计明白面实际电力电子技术方面问题时够理知识结合起相互联系解决问题方法学更指导
参考文献
[1]王兆安刘进军电力电子技术[M]5北京：机械工业出版社2009
[2]陈伯时电力拖动动控制系统[M]北京：机械工业出版社1991
[3]曲学基曲敬铠明扬 逆变技术基础应 [M]北京：电子工业出版社2007
[4]赵书兰MATLAB编程优化设计应[M]北京：电子工业出版社2013
[5]陆延信供电系统中谐波分析测量抑制[M]北京：机械工业出版社1990
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