电力电子技术：第9讲 有源逆变.ppt

电力电子技术在现代社会的各个领域扮演着极其重要的角色，而有源逆变技术正是电力电子技术中的一个重要组成部分。随着能源转换需求的日益增长，有源逆变的应用变得越来越广泛。本篇文章将深入探讨有源逆变的工作原理、应用场景及技术要点，以期为读者提供一个全面的了解。 有源逆变技术的核心在于将直流电(DC)转换成交流电(AC)，这一过程对于电力系统的稳定运行至关重要。与整流过程相反，逆变过程能够将存储在直流电源中的电能再次转换为交流形式，满足特定场景的需求。在电力电子技术领域，有源逆变指的是当变流器工作在逆变状态时，它的交流侧连接到交流电源，通过特定的控制策略，将直流电能转换为同频率的交流电能并回送至电网。 根据连接方式的不同，有源逆变可分为有源逆变和无源逆变两种类型。无源逆变主要指不依赖于电网的逆变方式，通常用于将直流电转换为可调频率或固定频率的交流电供给负载使用。而有源逆变则指通过变流器将直流电能转换成与电网频率一致的交流电能，并实现与电网的交互。在实际应用中，有源逆变技术广泛应用于直流电动机的可逆拖动、线绕式异步电动机的串级调速以及直流输电系统等。 在讲解有源逆变的工作原理时，需注意其逆变过程的条件。必须保证存在一个与晶闸管导通方向一致的直流电动势，且其值要大于变流器直流侧的平均电压。晶闸管的控制角α必须大于π/2，以确保输出电压ud为负值，从而实现逆变。这里特别提到，半控桥或带有续流二极管的电路是无法实现有源逆变的，因为它们无法产生负的整流电压，也无法接受负极性的电动势。因此，全控电路成为了实现有源逆变的必要条件。 逆变过程中的控制角α的大小直接决定了交流侧的电压波形和电流方向，进而影响能量流向。当α小于π/2时，系统处于整流状态；当α大于π/2时，系统进入逆变状态。通过精准控制晶闸管的开通角度，能够实现高效地将直流电能转换为交流电能，同时将再生能量回馈至电网，提高整个系统的能源利用效率和电网的稳定性。 在应用层面，有源逆变技术的应用例子比比皆是。例如，在电梯系统中，当电梯上升时，电动机处于电动状态，由变流器为电机提供能量。而当电梯下降时，电动机则处于发电状态，变流器吸收电机产生的能量并将其回馈至电网。这种情况下，有源逆变不仅提高了能量的使用效率，还能在电梯负载下降时提供能量回馈，实现节能降耗的目的。 有源逆变技术在直流输电系统中也具有重要应用。在长距离输电过程中，通过高压直流(HVDC)传输，可以大幅度减少输电过程中的能量损耗。而在输电末端，有源逆变技术可以将直流电能再次转换为交流电能，满足不同用户的用电需求。这种技术的应用不仅提高了电力系统的传输效率，还增强了电网的灵活性和可靠性。 此外，在电机驱动领域，有源逆变技术可以实现对电机速度和转矩的精确控制，为工业自动化及机器人技术提供了技术支持。有源逆变技术的应用使得电机可以在更加宽广的速度范围内运行，同时保持高效率和高精度，这在提高生产效率和设备性能方面具有重要意义。 有源逆变技术是电力电子技术中不可或缺的一环，它通过将直流电能高效地转换为交流电能，并实现与电网的交互，大大提升了电力系统在能源转换、传输和利用方面的性能。未来随着智能电网和绿色能源技术的不断发展，有源逆变技术将会有更加广阔的应用前景。