有源逆变电路的工作原理解析

以卷扬机为例，由单相全波相控整流供电直流电动机作为动力，分析重物提升与下降两种工作情况。电路如图2－2所示（图中箭头方向表示参考方向，极性方向表示实际方向）。

图2－2　单相全波相控电路的整流与有源逆变

（a）提升重物；（b）放下重物

1.整流工作状态

由前述知识可知，对于单相全波相控整流电路，当控制角α在0～π/2 的某个对应角度触发晶闸管时，上述变流电路输出的直流平均电压为Ud＝Ud0 cos α，因为此时α 均小于π/2，故Ud为正值。在该电压作用下，直流电动机转动，卷扬机将重物提升起来，直流电动机转动产生的反电动势为E，且E略小于输出直流平均电压Ud，此时电枢回路的电流为

2.中间状态

当卷扬机将重物提升到要求高度时，自然就需在某个位置停住，这时只要将控制角α调到等于π/2 的位置，变流器输出电压波形中，其正、负面积相等，电压平均值Ud为零，电动机停转（实际上采用电磁抱闸断电制动），反电动势E 也同时为零。此时，虽然Ud为零，但仍有微小的直流电流存在。注意，此时电路处于动态平衡状态，与电路切断、电动机停转具有本质的不同。(www.xing528.com)

3.有源逆变工作状态

上述卷扬系统中，当重物放下时，由于重力对重物的作用，必将牵动电动机使之向与重物上升相反的方向转动，电动机产生的反电动势E 的极性也将随之反向。如果变流器仍工作在α<π/2 的整流状态，从上面曾分析过的电源能量流转关系不难看出，此时将发生电源间类似短路的情况。为此，只能让变流器工作在α >π/2 的状态，因为当α >π/2 时，其输出直流平均电压Ud为负，出现类似图2－1（b）中两电源极性同时反向的情况，此时如果能满足E>Ud，则回路中的电流为

电流的方向是从电动势E 的正极流出，从电压Ud的正极流入，电流方向未变。显然，这时电动机为发电状态运行，对外输出电能，变流器则吸收上述能量并回馈到交流电网，此时的电路进入到有源逆变工作状态。

由图中波形可见，电路工作在逆变时的直流电压可由积分求得

公式与整流时一样，由于逆变运行时α >π/2，cos α计算不方便，所以引入逆变角β，令α＝π－β，故

逆变角为β时的触发脉冲位置可从α＝π时刻前移（左移）β角来确定。