而根据电子功率开关的类型进行分类是最常见的分类方法，按照采用的功率开关器件可以分为晶闸管式逆变弧焊电源、晶体管式逆变弧焊电源、场效应晶体管式逆变弧焊电源、IGBT式逆变弧焊电源等。与晶闸管相比，晶体管、场效应晶体管的开关速度有很大提高，由此构成的逆变电源工作频率高，可在音频范围之上工作，噪声小。因此，IGBT逆变式弧焊电源已经成为逆变式弧焊电源发展的主流。......
2023-06-30
有源逆变的定义及特点
【摘要】：对于可控整流电路，只要满足一定条件便可工作于有源逆变状态，此时电路形式未作任何改变，只是工作条件发生变化。无源逆变将在后面讨论，本节只讨论有源逆变。电源间能量的流转关系在分析有源逆变电路的工作原理时，弄清电压之间能量的流转关系是非常重要的。整流与有源逆变的根本区别在于能量的传递方向不同。以上两个条件必须同时满足，直流电路才能工作在有源逆变状态。还应指出，并不是所有整流电路都可以工作在有源逆变状态。
（1）有源逆变的定义
前面讨论的是将交流电能通过晶闸管装置变换为直流电能供给负载的可控整流电路，但在生产实践中，常常有与整流过程相反的要求，即要求利用晶闸管电路将直流电变换为交流电。例如，晶闸管装置供电的电力机车，在机车下坡运行时，机车上的直流电动机将由于机械能的作用作为直流发电机运行，机车的位能转变为电能，回馈至交流电网，以实现电动机制动。又如，运转着的直流电动机，要让它迅速制动，也可让电动机作发电运行，把电动机的动能转变为电能送回电网。像这种把直流电转变为交流电的整流过程的逆过程，定义为逆变（Invertion）。把直流电能变成交流电能的电路称为逆变电路。同一套晶闸管装置，既可工作在整流状态，也可工作在逆变状态。
变流装置工作在逆变状态时，如果其交流侧接在交流电源上，即把直流电逆变为与电源同频率的交流电反送到电网中去，这样的逆变称为“有源逆变”。有源逆变常用于直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等方面。对于可控整流电路，只要满足一定条件便可工作于有源逆变状态，此时电路形式未作任何改变，只是工作条件发生变化。
如果变流装置的交流侧不是接到交流电网，而是接上负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，这样的逆变称为“无源逆变”。无源逆变将在后面讨论，本节只讨论有源逆变。
（2）电源间能量的流转关系
在分析有源逆变电路的工作原理时，弄清电压之间能量的流转关系是非常重要的。整流与有源逆变的根本区别在于能量的传递方向不同。以直流发电机-电动机系统为例说明电能之间的流转关系，如图2.39 所示。M 为电动机，G 为发电机，励磁回路未画出。控制发电机电动势的大小和极性，可实现电动机四象限的运转状态。
在图2.39（a）中，M 作电动机运行，EG > EM ，电流Id 从G 流向M，Id 的值为
式中，RΣ 是主回路的电阻。由于Id 和EG 同方向，与EM 反方向，故G 输出电功率为EGId ，M吸收电功率为EMId。电能由G 流向M，转变为M 轴上输出的机械能，RΣ 上是热损耗。
图2.39 直流发电机-电动机之间电能的流转
图2.39（b）是回馈制动状态，M 作发电机运行，此时，EM > EG ，电流反向，从M 流向G，Id的值为
此时，Id 和EM 同方向，与EG 反方向，故M 输出电功率，G 吸收电功率，RΣ 上是热损耗，M 轴上输入的机械能转变为电能反送给G。
图2.39（c）中，两电动势顺向串联，向电阻RΣ 供电，G 和M 均输出功率，由于RΣ 一般都很小，实际形成短路，在工作中必须严防这类事故发生。
根据以上分析，可得出下面结论：
①两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向电动势低的，由于回路电阻很小，即使很小的电动势差值也能产生大的电流，使两个电动势之间交换很大的功率，这对分析有源逆变电路是十分有用的。
②电流从电源的正极流出者，该电源输出电能；而电流从电源的正极流入者，该电源吸收电能。
③两个电动势反极性联接时，若电路总电阻很小，会形成电源间短路，将损坏电路，这种情况应予避免。
（3）有源逆变产生的条件
以单相全波整流电路对直流电动机供电的系统为例分析有源逆变的工作原理，如图2.40所示。为使电流连续且平稳，在回路中串接大电感作为平波电抗器，并忽略变压器漏抗，认为晶闸管工作在理想状态。
图2.40（a）中，晶闸管装置工作在整流状态，0<α<π/2。对于单相全波可控整流电路，在0<α<π/2的任一时刻触发晶闸管导通，整流输出电压平均值为Ud=Ud0cos α。在Ud > EM 时，电枢回路电流为
，变流器输出电能供给电动机，电动机运行在电动状态。电能由交流电网流向直流电动机。
图2.40（b）中，电动机作发电回馈制动运行，由于晶闸管的单向导电性，电路中Id 方向不变，欲改变电能的输送方向，只能改变EM 的极性。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
，才能把电能从直流侧送到交流侧，实现逆变。这时
电路中电能的流向与整流时相反，电动机输出电功率，电网吸收电功率。Ud 可通过改变α 来进行调节。逆变状态时，Ud 为负值，故逆变时α 在π/2～π 变化。
图2.40 单相全波电路的整流和逆变
在逆变工作状态时，虽然晶闸管的阳极电位大部分处于交流电压为负的半周期，但由于有外接直流电动势EM 的存在，使晶闸管仍能承受正向电压而导通。
从上述分析可归纳出产生逆变的条件是：
①有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压。
②晶闸管的控制角α > π/2，使Ud 为负值。
以上两个条件必须同时满足，直流电路才能工作在有源逆变状态。
还应指出，并不是所有整流电路都可以工作在有源逆变状态。半控桥或有续流二极管的整流电路，因其整流电压Ud 不能出现负值，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。所以，只有全控方式的整流电路才能实现有源逆变。
有关电力电子应用技术（第2版）的文章
- 详细阅读
-
逆变失效和最小逆变角的限制详细阅读
由于逆变电路的内阻很小，就会形成很大的短路电流，烧坏变流装置，这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。综上所述，为了防止逆变失败，不仅逆变角β 不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。确定最小逆变角βmin的依据逆变时允许采用的最小逆变角β 应为式中，δ 为晶闸管的关断时间tq 折合的电角度；γ 为换相重叠角；θ′为安全裕量角。......
2023-06-23
-
逆变式弧焊电源的特点的介绍详细阅读
与普通弧焊电源相比，逆变式弧焊电源最显著的特点是工作频率高，目前常见的IGBT逆变式弧焊电源的逆变频率一般在20kHz左右。与其他弧焊电源相比，逆变式弧焊电源具有许多特点。由此可见，变压器和电抗器体积、重量的大幅度减小，将使逆变式弧焊电源本身的体积和重量大幅度减小。逆变式弧焊电源的外特性、动特性等性能主要由电子控制电路进行调节。......
2023-06-30
-
典型设备：逆变式弧焊机及常用型号详细阅读
在使用碱性低氢钠型焊条时，均采用直流反接。随着新型焊接设备的迅速发展，ZXG焊机的应用已经越来越少。常用的焊机型号有ZX7—160、315、400、500等系列容量电源。图7-8 逆变式弧焊机的组成原理图焊条电弧焊设备主要由焊接电源和焊钳两部分组成，两者之间以及电源与焊件之间通过电缆连接，如图7-9所示。焊条电弧焊还有面罩、焊条保温筒等辅助设备或工具。......
2023-07-02
-
常用逆变电路的特点及应用详细阅读
单端逆变电路的缺点：1）与半桥、全桥逆变电路相比，其功率开关管承受的电压高。该电路采用两个单端正激逆变电路，分别与变压器其中的一个一次线圈相连接。图6-8 复合隔离的双单端正激并联逆变电路2.双端逆变电路的特点双端逆变电路主是指半桥式和全桥式逆变电路。目前，该电路在逆变式弧焊电源中应用较多。几种逆变电路性能的比较见表6-3。......
2023-06-30
-
逆变式弧焊电源的下降特性详细阅读
我国逆变式弧焊整流器编号的序号为7，ZX7系列电源是较常见的一个系列，适用于焊条电弧焊、TIG焊等。图6-37、图6-38所示是国内某生产厂家生产的ZX7-160逆变弧焊电源的结构框图和电气原理图。图6-37 ZX7-160逆变弧焊电源的结构框图1.主电路图6-38 ZX7-160逆变弧焊电源电气原理图如图6-38所示，主电路由输入整流滤波电路、半桥式逆变电路、中频变压器和输出整流滤波电路组成。调节RP2可改变外特性曲线的位置，即获得不同的焊接电流，进行外特性调节。......
2023-06-30
-
逆变系统基本结构解析详细阅读
上面分析的是逆变器的主电路，要构成一个完整的逆变器系统，除了主电路之外还要有输入、输出、驱动与控制、保护等电路，其基本结构如图3.2 所示。图3.2逆变器系统基本结构框图输出电路输出电路一般都包括输出滤波电路。对于开环控制的逆变系统，输出量不用反馈到控制电路，而对于闭环控制的逆变系统，输出量还要反馈到控制电路。在逆变系统中，控制电路和逆变电路具有同样的重要性。......
2023-06-23
-
逆变式弧焊电源动态特性控制方法及原理详细阅读
在逆变式弧焊电源可以采用积分、微分和比较放大等电子控制电路，进行电源动特性控制和波形控制以及其他方式的控制。图6-35所示是某逆变式CO2焊接电源特性控制电路原理图。不同特性的切换是在CO2焊接过程中自动完成的，其切换过程的控制就是动特性控制。此时电压反馈信号Ufu为最大值，平特性控制电路输出最小值，VD2承受反压而截止。单独采用PI环节来实现电弧恒压控制，焊接过程稳定性仍然不能令人满意。......
2023-06-30
相关推荐