有源逆變

有源逆變是指在逆變電路中，把直流電經過直交變換，向交流電源反饋能量的變換電路。

基本介紹

• 中文名：有源逆變
• 外文名：Active inverter
• 套用：變頻凋速系統
• 分類依據：逆變輸出交流電能去向的不同

簡介

有源逆變電路通常是將直流電能轉換為50Hz（或60Hz）的交流電能並饋入公共電網，相應的裝置稱為有源逆變器。

有源逆變與無源逆變的區別：逆變電源就是把直流電逆變成交流電。有有源逆變也有無源逆變。比如說直流電壓，經過一個簡單的單相H型晶閘管橋，H的橫就是那個輸出，H的豎線上各有四個晶閘管，編號上12，下34，則分別開通14和23就得到正負相隔的輸出電壓和電流了，逆變電源的套用是很廣的， 無源逆變電路出端交流電能直接輸向用電設備的逆變電路。生產實踐中常要求把工頻交流電能或直流電能變換成頻率和電壓都可調節的交流電能供給負載，這就需要採用無源逆變電路。在電力電子電路中，除指明為有源逆變電路者外，均為無源逆變電路。

工作原理

整流是把交流電變換成直流電供給負載，那么，能不能反過來，利用相控整流電路把直流電變為交流電呢?完全可以。我們把這種整流的逆過程稱為逆變。在許多場合，同一套晶閘管或其他可控電力電子變流電路既可作整流又可作逆變，這種裝置稱為變流裝置或變流器。根據逆變輸出交流電能去向的不同，所有逆變電路又分為有源逆變(Regenerative Inversion)和無源逆變(Reactive Inversion)兩種。前者以電網為負載，即逆變輸出的交流電能回送到電網，後者則以用電器為負載，如交流電機、電爐等。

逆變電路採用三相橋式結構。由於採用負載換流方式，故橋中開關元件可採用普通晶閘管。其出端A、B、C經限流電感Lа、Lb和Lc與公共電網聯結。此處三相電網作為逆變電路負載接受其饋入電能，橋中各晶閘管T1～T6均工作於開關狀態，採用相控方式。各晶閘管的導通時刻由加到各門極脈衝的相位決定。逆變橋可視為按一定時序依次輪番通斷的 6隻開關。但在任何穩定導通狀態中，橋中只有兩支元件處於導通狀態(其餘為阻斷狀態)。

當變換裝置交流側接在電網上，把直流電逆變成同頻率的交流電回饋到電網上去，稱為有源逆變。當變換裝置交流側和負載連線時，將由變換裝置直接給電機等負載提供頻率可變的交流電，這種工作模式稱為無源逆變。

有源逆變本質上是觸發角大於90度的整流，有源逆變的拓撲結構與整流一模一樣，只是當觸發角大於90度時整流電路的功率方向發生了變化，相當於實現了逆變功能。所以有源逆變的交流側一定需要電源。

套用

有源逆變電路常用於變頻調速系統中。在變頻調速系統中．電動機的減速和停止都是通過逐漸減小運行頻率來實現的。在變頻器頻率減小的瞬間，電動機的同步轉速隨之下降，而由於機械慣性的原因，電動機轉子的實際轉速往往並不能立刻下降，它的轉速變化具有一定的時間滯後性，這時會出現實際轉速大於給定轉速，從而產生電動機反電動勢高於變頻器直流端電壓的情況，這時電動機就變成發電機。在這種情況下，電動機非但不消耗電網的電能，反而可以通過變頻器中的能量回饋單元向電網回饋電能，這樣既有良好的減速效果，又將動能轉化為電能，向電網回饋電能而能達到能量回收的節能效果。交流電動機和直流電動機在制動過程中也會轉為發電狀態而使直流母線電壓上升，其回饋制動系統採用有源逆變技術將能量回饋給交流電網，以代替傳統的電阻能耗制動，這種回饋制動方法既節約了電能，又提高了安全性。

此外，有源逆變電路還常用於新能源發電領域和直流輸電。隨著煤和石油等不可再生資源的大量消耗，以及利用它們發電過程中產生的大量有害氣體和溫室效應所造成的能源和環境危機日趨嚴重．迫使人類開始探索利用各種可再生能源和研發新的發電技術，其中不少發電方式——太陽能光伏發電、燃料電池發電等產生的電能都是直流電，這些直流電往往需要通過有源逆變電路轉變為交流電然後併入交流輸配電網路以供使用。另一方面，高壓直流輸電技術業已成熟並進入到了實用階段，無論是僻遠地區的風力發電或太陽能發電等所生產出的各種清潔電能，還是煤區就地燃煤發電所生產出的電能，都可以通過遠距離高壓直流輸電線路送到有用電需求的地區，這種直流電往往也需要通過有源逆變電路轉變為交流電並最終併入交流電網。