晶閘管變流裝置

第6章晶閘管變流裝置1本章內容晶閘管交流變換器交流調功器過零觸發(fā)集成電路移相控制交流調壓晶閘管相控調速系統(tǒng)晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)繞線式異步電動機串級調速交流凈化型穩(wěn)壓電源晶閘管諧振型逆變器2交流調功器調功器是應用晶閘管及其觸發(fā)控制電路用于調整負載功率的功率調整單元。交流電力控制電路只改變電壓,電流或控制電路的通斷,而不改變頻率的電路。交流調壓電路相位控制交流調功電路通斷控制3交流調功器調功器利用晶閘管過零觸發(fā)的周波控制實現(xiàn)交流功率調節(jié)，這種裝置又稱為周波控制器。優(yōu)點：輸出電壓是斷續(xù)的正弦波，避免了相位控制下缺角正弦波引起的干擾，使晶閘管承受的浪涌電流和di/dt大為減小.缺點：不能平滑地調節(jié)電壓，也不能用普通的電壓表、電流表來測量。當通/斷比太小時，會出現(xiàn)低頻干擾，使照明出現(xiàn)人眼能覺察到的閃爍、電表指針出現(xiàn)搖擺等，所以調功器通常用于熱慣性較大的電熱負載。4交流調功器半周波過零觸發(fā)調功器的控制原理電源電壓過零時產生脈沖控制信號是高電平時，脈沖觸發(fā)相應的晶閘管，使得電源電壓半周波為單位地傳輸?shù)秸{功器調功器控制方式有恒周期控制和變周期控制兩種恒周期控制：每個周期長短不變，改變觸發(fā)脈沖的個數(shù)變周期控制：每個周期內觸發(fā)脈沖個數(shù)不變，改變周期的長短5恒周期控制變周期控制電源電壓過零時產生脈沖控制信號是高電平時，脈沖相觸發(fā)相應的晶閘管TC遠大于電源周期才能得到完整的正弦波！61.基本原理調功器主電路：快速熔斷器、雙向晶閘管、電流互感器調功器控制電路：零脈沖電路、導通比電路、過流截止電路、與門電路、脈沖變壓器閉環(huán)控制系統(tǒng)：負載RL、溫度傳感器BST、調節(jié)器PI、開關S“與”門電路：接受零脈沖電路、導通比電路、過流截止電路三路輸入信號，使脈沖變壓器輸出與電源電壓過零點同步、數(shù)目連續(xù)可調的觸發(fā)脈沖，控制T導通，調節(jié)輸出功率。零脈沖電路：輸出與輸入電源電壓波形過零點同步的“零”脈沖信號。導通比電路：輸出導通比可調的控制信號。過流截止電路：只要主電路沒有出現(xiàn)過電流，輸出高電平。72.主電路設計要點：主電路結構的選擇

82.主電路設計要點：參數(shù)設計額定電壓承受的反向重復峰值電壓URRM和斷態(tài)重復峰值電壓UDRM是額定輸入電壓的峰值安全余量：2額定電流雙向晶閘管工作在交流電路中，正反向電流都可以流過，所以它的額定電流不用平均值而是用有效值IT(RMS)表示雙向晶閘管額定電流IT(RMS)與普通晶閘管額定電流IT(AV)之間的換算關系式為安全余量：1.5~2門極觸發(fā)電流通常取93.分離元件組成的控制電路零脈沖電路TP1的一次側接交流電源電壓U1，二次側輸出電壓U2經(jīng)整流器UR整流、穩(wěn)壓管DZ1削波后，在晶體管T1的基射極上得到與電源電壓波形同步的梯形波。當梯形波瞬時值<=0.7時，T1截止，1點高電平當梯形波瞬時值>0.7時，T1導通，1點低電平

1號檢測點輸出與電源電壓過零點同步的脈沖信號。103.分離元件組成的控制電路導通比電路（1）鋸齒波周期

UC2≤UV（谷點電壓）：T3×C2充電

UC2≥UP（峰點電壓）：T3√C2迅速放電

∴UC2為鋸齒波電壓113.分離元件組成的控制電路導通比電路（1）鋸齒波周期振蕩條件

UC2≤UV（谷點電壓）：T3×C2充電

UC2≥UP（峰點電壓）：T3√C2迅速放電

∴UC2為鋸齒波電壓C2充電電流>T3峰點電流IP→T3√C2放電C2放電至谷點電壓的電流<T3谷點電流IV→T3×C2充電123.分離元件組成的控制電路導通比電路（2）比較環(huán)節(jié)UK≥UC2：T4×T5×T6√T7×→2：高晶閘管√UK﹤UC2：T4√T5√T6×T7√→2：低晶閘管×調節(jié)UK→調節(jié)Ke→調節(jié)輸出功率PO133.分離元件組成的控制電路導通比電路（3）微分電路功能：避免合閘瞬間調功器失控①無微分合閘瞬間：

T6√T7×2：高晶閘管√

鋸齒波還沒形成，無比較點

→失控②有微分合閘瞬間：

Ic3使T7√2：低晶閘管×

直到第一個鋸齒波形成

→正常微分時間R18C3>第一個鋸齒波形成時間，保證第一個鋸齒波形成前，晶閘管關斷143.分離元件組成的控制電路過流截止電路IL>整定值：Vst6擊穿→產生Ig→ub1↓→ue↓→直到ue≤uC5→C5迅速放電→u3低電平→“與”門電路→晶閘管×RP5可以調節(jié)C5的充電電壓uC5→調節(jié)過流整定值3b1b2e15過零觸發(fā)集成電路ZVS雙向晶閘管控制器：控制晶閘管的專用集成電路220V、50Hz、AC過零時，輸出一個電流脈沖去觸發(fā)雙向晶閘管U217B16過零觸發(fā)集成電路U217BTEMIC公司生產的零電壓控制芯片雙列直插8腳封裝由電網(wǎng)電壓供電電流消耗小于0.5mA控制電路簡單驅動脈沖電流100mA短路電流保護17過零觸發(fā)集成電路過零觸發(fā)集成電路芯片供電斜坡電壓同步信號觸發(fā)脈沖脈寬調功①由C2、內部電路產生（C2由內部恒流源對它充電）②斜坡電壓周期通過C2進行調整③起始電壓-7.3V，終止電壓1.4VP↑→tP↓IL↑→tP↑R2↑→tP↑改變R*→改變比較器輸出脈寬→改變每個周期的觸發(fā)脈沖數(shù)目→改變輸出功率18移相控制交流調壓移相調壓、過零調功是兩種不同的調節(jié)方式，功能都是調節(jié)功率用的。過零觸發(fā)調功簡單的說就是比如每秒鐘50個交流正弦波，通過調節(jié)只讓它導通30個，其它20個在正弦波交越零點時截止掉。不能控制電流，沖擊大，適合大慣量負載的控制。移相觸發(fā)調壓通過調節(jié)門極觸發(fā)脈沖間的電角度來調節(jié)電壓。簡單的說就是像切西瓜一樣將正弦波切除一部分，切除多少功率就降低多少。調壓方式對電網(wǎng)有污染，含高次諧波，必要的時候要做處理。但連續(xù)性好，沖擊小，適合小慣量負載的控制。19移相控制交流調壓集成移相觸發(fā)控制芯片TCA78516：電源正端1：接地端20移相控制交流調壓集成移相觸發(fā)控制芯片TCA7855：同步信號輸入端，用于檢測交流電壓過零點21移相控制交流調壓集成移相觸發(fā)控制芯片TCA78510：片內產生的同步鋸齒波當U5過0，C10迅速放電斜坡最大值及最小值由9、10的外接電阻、電容決定22移相控制交流調壓集成移相觸發(fā)控制芯片TCA78511：控制電壓23移相控制交流調壓集成移相觸發(fā)控制芯片TCA78515：正半周對應的脈沖輸出端14：負半周對應的脈沖輸出端改變U11→實現(xiàn)移相控制脈沖寬度由12腳的外接電容C12決定24移相控制交流調壓集成移相觸發(fā)控制芯片TCA7856：脈沖封鎖端，可實現(xiàn)過流、過壓保護控制U6=“0”時，封鎖有效U6=“1”時，解除封鎖25移相控制交流調壓TCA785組成的交流調壓電路AC雙向晶閘管Q

負載→控制Q的觸發(fā)角→負載電壓波形→調壓AC

R1→限流D1→整流DW→穩(wěn)壓→TCA785（16）ACR1→限流D1→整流R2→TCA785（6）解除封鎖AC

L→濾波R3→TCA785（5）作為同步信號TCA785（14、15）D4、D5、R5→雙向晶閘管Q的門極→Q每180觸發(fā)一次脈寬由12腳所接C7決定鋸齒波斜率與（9、10）、RP1

、R4、C6決定∴調節(jié)RP1→調節(jié)鋸齒波斜率控制電壓：芯片電源（16）R7、RP2、R6→TCA785（11）∴調節(jié)RP2→調節(jié)控制電壓→調節(jié)觸發(fā)角→調節(jié)電壓26晶閘管相控調速系統(tǒng)改變輸入電壓->改變電機轉速調節(jié)電機的輸入電壓控制電機轉速，稱為調壓調速27晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)主電路及系統(tǒng)原理晶閘管相控整流電路：單相、三相、全控、半控調速系統(tǒng)一般采用三相橋式全控整流電路28晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)主電路及系統(tǒng)原理系統(tǒng)采用轉速、電流雙閉環(huán)的控制結構速度調節(jié)器和電流調節(jié)器實行串級連接電流調節(jié)是內環(huán)，速度調節(jié)是外環(huán)，都采用PI調節(jié)器這種雙閉環(huán)系統(tǒng)，在給定突加或啟動過程中表現(xiàn)為一個恒值電流調節(jié)系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)中表現(xiàn)為無靜差調速系統(tǒng)29晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)控制電路：觸發(fā)器觸發(fā)器→雙窄脈沖

=同步電壓形成+移相控制+脈沖形成和輸出30晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)控制電路：觸發(fā)器同步信號與主回路的相位關系（三相橋式全控整流電路的特點）每個時刻均需2個晶閘管同時導通，形成向負載供電的回路，其中一個晶閘管是共陰性的，一個是共陽性的，且不能為同一相的晶閘管對觸發(fā)脈沖也有一定的要求，6個晶閘管的脈沖按Q1-Q2-Q3-Q4-Q5-Q6的順序，相位依次差60度，共陰性組的Q1、Q3、Q5的脈沖依次差120，共陽極組Q4、Q6、Q2的脈沖也依次差120，同一相的上下兩個橋臂脈沖相差180晶閘管移相觸發(fā)控制裝置中,其輸出電壓、功率的改變是通過改變晶閘管的控制角來實現(xiàn)的。為滿足晶閘管的導通條件并正確計算控制角,必須獲得晶閘管陽極電壓由負變正時的過零點信號,以此作為滿足晶閘管的觸發(fā)導通條件和計算控制角的基準點,這一信號通常稱為同步信號。31晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)控制電路：觸發(fā)器鋸齒波形成由T1組成恒流源向電容C2充電T2組成的同步開關控制恒流源對C2的充放電過程T3組成射極跟隨器，使前后級隔離，以減小后級對鋸齒波線性的影響T2×：恒流源以恒流對C2充電→uC2線性↑→ub3線性↑T2√：R3很小，C2迅速放電→uC2迅速降為0T2關斷、導通→uC2上升、下降，形成鋸齒波T3為射極跟隨器→ue3是鋸齒波鋸齒波同步信號32晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)控制電路：觸發(fā)器鋸齒波同步電壓的形成觸發(fā)電路的同步，就是使鋸齒波與主電源頻率相同，同時滿足控制角相位和移相的要求T2的開關頻率就是鋸齒波頻率=>使T2的開關頻率=主電源頻率同步環(huán)節(jié)=同步變壓器PT+作為同步開關的T2同步變壓器PT接于主回路電源，次級電壓控制T2的通斷負半周下降段：

uR<uQ→D1√→C1迅速放電，上負下正→T2反偏截止→鋸齒波開始隨著C1放電，很快使得

uR>uQ→D1×ER1→C1反向充電→uQ↑當uQ=1.4V時T2√→鋸齒波結束EQR33晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)控制電路：觸發(fā)器移相控制環(huán)節(jié)由T4組成的移相控制電路T4基極電壓由鋸齒波電壓ue3，直流控制電壓uK，負直流偏壓uP分別經(jīng)電阻R6、R7、R8的分壓值ue3、uK、uP疊加而成，由三個電壓比較而控制T4的截止與導通uP是為了選擇鋸齒波電壓的原始工作點而加的負偏壓電壓uK<0→M后移uK>0→M前移（M：ub4

負→正T4截止→導通電路發(fā)出觸發(fā)脈沖的時刻）34晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)控制電路：觸發(fā)器脈沖形成和放大T4+T5：脈沖形成環(huán)節(jié)T6：脈沖放大觸發(fā)脈沖經(jīng)脈沖變壓器T次級輸出ET4×：

ER10

供給T5足夠的基極電流使T5飽和，uC5≈0→T6×→無脈沖輸出T4√：

uC4≈0→uC3不能突變→ub5迅速下降至ub5≈-E→T5×→uC5迅速↑，當uC5=1.4V→D6√T6√→有脈沖輸出

ER10、D4、T4C3反向充電→ub5逐漸從-E上升，當ub5>0時，T5√→T6×→輸出脈沖結束

∴輸出脈沖的時刻和寬度決定于T4的導通時刻，并與時間常數(shù)R10C3有關A35晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)控制電路：輸入器（控制器）輸入器的作用是給觸發(fā)器提供輸入信號。當IC1的6腳輸出電壓增加到某一數(shù)值時，D1導通，因上限幅環(huán)節(jié)控制，使[2]端電壓限制在某一數(shù)值不再升高，上限幅值可由RP1調節(jié)。當IC1的6腳輸出電壓減小到某一數(shù)值時，D2導通，因下限幅環(huán)節(jié)控制，使[2]端電壓限制在某一數(shù)值不再減小，下珢幅值可由RP2調節(jié)。當發(fā)生過流故障時，控制系統(tǒng)會給[3]端輸入高電平，擊穿DZ1、T1變?yōu)轱柡蛯?，[2]端輸出電壓為0V，無脈沖輸出，避免事故的擴大。上限幅環(huán)節(jié)下限幅環(huán)節(jié)輸出功率放大電路觸發(fā)器電路uK過流保護輸出端電流調節(jié)器輸出端36晶閘管相控整流直流電動機調速系統(tǒng)控制電路：電流調節(jié)器、速度調節(jié)器控制電路：檢測電路電流反饋環(huán)節(jié)：由霍耳元件及運算放大器組成，用以檢測可控硅直流側的電流信號。速度反饋環(huán)節(jié)：把測速發(fā)電機輸出電壓變換為適合控制系統(tǒng)的電壓信號。37晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)調壓調速原理定子供電頻率不變時，異步電動機的電磁轉矩與輸入電壓有效值的平方成正比，利用交流調壓電路，可以達到調速目的。實際系統(tǒng)中，必須能控制異步電動機正、反向運轉，一般可在主電路中串入兩個接觸器來改變供電電壓相序。38晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)調壓調速原理該系統(tǒng)沒有速度反饋，只有電壓反饋，是個調壓系統(tǒng)，用于對調速精度要求不高的場合。Uo交流-直流電壓變換器速度調節(jié)器交流電流變換器電流調節(jié)器39晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要部件a：交流-直流電壓變換器變壓器TP1原邊接電機定子電壓，副邊輸出經(jīng)三相橋整流后，從2X2反饋一個與電機定子電壓成正比的直流電壓Uu至調節(jié)器（定子電壓近似反映速度）。b：速度調節(jié)器從2X1輸入給定信號Uo，并和電壓反饋信號Uu相比較，經(jīng)速度調節(jié)器進行比例積分調節(jié)，可改變2R7、2R8、2C5的值，達到最佳控制性能。速度調節(jié)器輸出2X3接電流調節(jié)器的輸入3X1。40晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要部件c：交流電流變換器它的信號來自電流互感器，經(jīng)三相橋式整流后的直流信號從3X2至電流調節(jié)器。d：電流調節(jié)器它的給定值來自3X1（速度調節(jié)器的2X3），反饋信號來自交流電流變換器的3X2，兩個信號經(jīng)電流調節(jié)器比例放大后，從3X3輸出控制信號來控制6脈沖觸發(fā)器的控制角，即控制異步電動機的定子電壓。41晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)保護系統(tǒng)零位啟動保護危害：啟動時，若給定電壓不為0，電壓調節(jié)器會使輸出電壓很高，電機的啟動電流會是額定電流的4~7倍或更高，大電流和機械力的沖擊可能損壞系統(tǒng)元件、部件和測試儀表，使系統(tǒng)不能正常工作。42晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)保護系統(tǒng)零位啟動保護當主接觸器KM沒通電時，其常閉觸點KM4閉合K1觸點和主接觸器KM線圈串聯(lián)若零位保護電路中電位器RP1不在零位，給定電壓使T1和T2導通，繼電器K得電，其常閉觸點K1斷開，主接觸器無法得電，系統(tǒng)不工作。當RP1在零位時，主接觸器KM才能得電，常閉觸點自動脫離給定電源，零位保護電路不再起作用，電機啟動并運轉。43晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)保護系統(tǒng)缺相保護危害：輸入缺相會使電機及主要部件因局部產生過載而燒壞。系統(tǒng)正常工作時，三相電路對稱，M點電位和中性點N的電位接近，即M、N之間電位UMN近似等于0，后面電路不工作。當輸入三相交流電源缺一相時，M、N間將產生電壓，該電壓經(jīng)單相橋式整流，光電隔離，由中間繼電器K2控制操作回路，報警電路，對系統(tǒng)進行保護。44晶閘管相控交流調壓調速系統(tǒng)保護系統(tǒng)過流保護三相調壓器的最大輸出電流可由電流調節(jié)器的設定值來限制。將速度調節(jié)器的最大輸出值與電流變換器最大電流時的反饋量調至相等，即可實現(xiàn)限流。晶閘管因短路產生的過流由快速熔斷器來保護。45繞線式異步電動機串級調速繞線式異步電動機調速方式比鼠籠式異步電動機更加靈活:除了變頻和定子調壓調速外，更可通過直接控制轉子回路內的滑差功率實現(xiàn)轉子串電阻調速、轉子斬波變阻調速、串級調速和雙饋調速等多種調速方式。由于變流裝置設置在轉子側，要處理的僅是滑差功率而不是全部的電磁功率，因而具有調速裝置容量小、投資省的顯著特點。46繞線式異步電動機串級調速基本思想在轉子回路中串入一個與轉子同頻的附加電勢Ef

，取代串電阻調速中的外接電阻Rf

，進行滑差功率的吸收或補充，實現(xiàn)速度的調節(jié)如果Ef

和I2的相位相反，則附加電勢吸收電功率，其作用和外加電阻相似，增加這個電勢，電機滑差增大、轉速降低如果Ef

和I2的相位相同，增加這個電勢，補償了部分甚至全部轉子電阻固有損耗，電機滑差減小、轉速升高47繞線式異步電動機串級調速異步電動機轉子轉差頻率電勢經(jīng)三相橋式不控整流電路得到電壓Ud不控整流器決定了滑差功率流動方向只能是從電機轉子到電網(wǎng)(附加電勢只能吸收功率，附加電勢增大，滑差增大)經(jīng)過電感Ld濾波成為平穩(wěn)的直流電壓US由三相橋式有源逆變電路轉換為三相工頻交流電通過改變有源逆變器中移相角β以改變逆變回送到電網(wǎng)的能量，以達到調節(jié)電機轉速的目的Ef發(fā)生裝置48繞線式異步電動機串級調速缺點串級調速系統(tǒng)由于其功率因數(shù)低，一般僅為0.4左右，所以影響了它的推廣應用。改進逆變器晶閘管換流需要落后的感性無功電流改變晶閘管的換流方式，由電網(wǎng)電壓自然換流改為電容強迫換流，使有源逆變電路不僅無需感性無功，甚至可以產生感性無功，進一步還可補償異步電機的無功需要。電機轉子電勢很低，工作在低頻狀態(tài)下的不控整流器元件存在嚴重的換流重迭現(xiàn)象換流重迭角很大在轉子直流回路中加入斬波器調壓以縮小逆變角變化范圍，改善功率因數(shù)49交流凈化型穩(wěn)壓電源由于公用電網(wǎng)電壓不可避免的會出現(xiàn)波動，交流穩(wěn)壓器已成為許多電子設備、電器和機電裝置的基本組成部分。50HZ工頻交流穩(wěn)壓電源或穩(wěn)壓器的作用是將電壓不穩(wěn)定的50HZ交流電源變?yōu)殡妷悍€(wěn)定或可調的50HZ交流電源。50穩(wěn)壓電源類型磁放大器式穩(wěn)壓器：磁放大器式交流穩(wěn)壓器將磁放大器和自耦變壓器串聯(lián)起來，利用電子線路改變磁放大器的阻抗以穩(wěn)定輸出電壓的裝置。帶有反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)，穩(wěn)定度高，輸出波形好采用慣性較大的磁放大器，恢復時間較長，采用自耦方式，抗干擾能力較差

51穩(wěn)壓電源類型滑動式交流穩(wěn)壓器：當輸出電壓變動時，用滑動的方式改變變壓器輸出接點位置，即改變了變壓器變比，由此實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。效率高，輸出電壓波形好穩(wěn)定度較低，恢復時間較長分級自動改變變比的穩(wěn)壓電源：采用機械式或者靜態(tài)雙向開關分段自動改變變壓器變比實現(xiàn)輸出電壓的近似穩(wěn)定。52穩(wěn)壓電源類型鐵磁諧振式穩(wěn)壓器：利用鐵磁元件的非線性在一個鐵芯上同時實現(xiàn)穩(wěn)壓和變壓雙重功能，又稱為恒壓變壓器感應式交流穩(wěn)壓器：靠改變變壓器次級電壓相對于初級電壓的相位差，使輸出交流電壓獲得穩(wěn)定的裝置穩(wěn)壓范圍寬，輸出電壓波形好功耗較大，效率低，銅、鐵用料多，故較少生產53穩(wěn)壓電源類型晶閘管交流相控斬波穩(wěn)壓器：利用晶閘管作為調整元件，當輸入交流電壓波動時，通過移相控制交流斬波，改變輸出電壓的基波有效值與輸入電壓的比值來穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定度高、反應快、無噪聲對市電波形有損害，對通信設備和電子設備造成干擾恒頻恒壓交流電源：利用大功率半導體器件作為靜態(tài)開關，通過交流-直流-交流變換獲得高精度的恒頻恒壓交流電源54穩(wěn)壓電源類型交流凈化型穩(wěn)壓電源：原理：將一個可變的LC電路與一個自耦變壓器組合在一起，提供補償電壓，控制LC電路的等效電感便可調節(jié)補償電壓，從而穩(wěn)定負載電壓。凈化：從市電輸入的電源經(jīng)過這種穩(wěn)壓器后，疊加在市電輸入電壓上的各種干擾明顯被濾除55交流凈化型穩(wěn)壓電源特點（1）抗干擾能力強，反應速度快，不會產生附加的波形失真。（2）與普通交流穩(wěn)壓器相比，重量體積大約減少一半，穩(wěn)壓精度和效率也比較高，生產成本可降低20%～30%56交流凈化型穩(wěn)壓電源結構N1、N2、N3：繞在同一有氣隙的鐵芯上的3個繞組L2：線性，與雙向晶閘管構成可變電感57交流凈化型穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓原理（1）改變L2、C2并聯(lián)支路的等效阻抗X的大小和性質（感性/容性）→改變的大小和相位→改變補償電壓，穩(wěn)定輸出（2）當變化時，控制晶閘管的導通角可改變，達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。58交流凈化型穩(wěn)壓電源電路分析（1）不考慮N3、C4的作用：①Ui<Ue（額定電壓）：控制T使X為感性→→的補償使增大適當→Uo=Ue②Ui>Ue：控制T使X為容性，且X>Xo→→的補償使減小適當→Uo=Ue③Ui=Ue：控制T使→，→Uo=UeXoX雙向補償59交流凈化型穩(wěn)壓電源電路分析（1）不考慮N3、C4的作用：①Ui<Ue（額定電壓）：控制T使X為感性

→的補償使增大適當→Uo=Ue②Ui>Ue：控制T使X為容性，且X>Xo→的補償使減小適當→Uo=Ue③Ui=Ue：控制T使→，→Uo=UeXoX雙向補償60交流凈化型穩(wěn)壓電源電路分析（2）考慮N3、C4的作用：61逆變器有源逆變電路——把直流電轉變?yōu)榻涣麟娝偷诫娋W(wǎng)的逆變電路無源逆變電路——輸出的交流電直接向用電設備供電的逆變電路62無源逆變器晶閘管逆變器的性能，特別是它的可靠性，很大程度上取決于它的換流性能。在整流電路中，晶閘管可以采用電網(wǎng)換流的方法，即利用電網(wǎng)電壓自動過零并變負來進行換流。在無源逆變器中，因其輸出不是接交流電源而是接負載，所以晶閘管不能利用電源換流

63無源逆變器換流方法（1）強迫換流大部分晶閘管逆變器都采用強迫換流的方法使正在導通的晶閘管關斷，關斷的原理與斬波器中所用的關斷原理相同。利用同相中另一橋臂晶閘管的導通，使換流電路產生電脈沖實現(xiàn)換流，或者利用輔助晶閘管的導通，使LC振蕩換流電路產生電脈沖，實現(xiàn)換流。在強迫換流的逆變器中，換流電路通常和負載電路分開，這樣可以減小換流電路的容量。64無源逆變器換流方法（2）負載換流在某些逆變器中，利用負載電路中的電感、電容所形成的振蕩，使負載電流超前于負載電壓一個角度，則晶閘管中的振蕩電流自動過零后，該晶閘管將繼續(xù)承受負載的反電勢，從而恢復正向阻斷能力，實現(xiàn)換流。這種利用負載本身的性質實現(xiàn)換流的方法稱為負載換流。負載換流逆變器大多用在頻率固定或變化小的場合，例如用于為感應加熱爐的電感線圈供電的中頻電源。65晶閘管諧振型逆變器諧振逆變器主電路結構一個400Hz逆變器實例66諧振逆變器主電路結構串聯(lián)諧振逆變電路工作原理t=0：Q1√→L1C1串聯(lián)諧振→i1自然過零時Q1×→反向電流經(jīng)過D1續(xù)流。t=T/2：Q2√→L2C1串聯(lián)諧振→i2自然過零時Q2×→反向電流經(jīng)過D2續(xù)流?！啵咏也ó敃r，uC1為失真度小于5%的正弦波67諧振逆變器主電路結構串聯(lián)諧振逆變電路的特點晶閘管是利用反向振蕩電流自然關斷的，而且關斷前其電流已緩慢下降，因此晶閘管所需的關斷時間較短。串聯(lián)逆變器負載性質變化較大時，負載電路中電感及電容上的電壓變化也很大，使用不方便。它具有主電路簡單、起動性能好的優(yōu)點，但負載適應性較差，故只適用于負載變化不大但又需要頻繁起動的場合。當R變化時→fr變化→正弦波的正弦度降低若負載過重→自然換流點后移，當換流點移到另外一個脈沖出現(xiàn)時，橋臂就會直通→承受沖擊負載的能力比較差68諧振逆變器主電路結構電容分壓電路作用：增強串聯(lián)諧振電路的承受沖擊負載的能力減小負載對電路諧振頻率fr的影響負載并聯(lián)在部分電容兩端，減小負載變化對電路諧振頻率fr的影響，使電路承受沖擊負載的能力增強減小負載對電壓的影響當負載使得輸出等效電容C1*減小，電路諧振頻率增加時，輸出電壓應降低。但是，輸出電壓在等效電容C1*上面的分壓比增加，使輸出電壓基本不變。69諧振逆變器主電路結構移相調壓通過調節(jié)門極觸發(fā)脈沖間的電角度來調節(jié)電壓Q1和Q2由相差180的脈沖脈沖交替觸發(fā)Q3和Q4由相差180的脈沖脈沖交替觸發(fā)改變滯后時間t，就改變了兩個逆變電壓的相位差，從而調節(jié)和控制負載電壓的大小。70圖4-7單相全橋逆變電路的移相調壓方式a)tOtOtOtOtOqb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo◆移相調壓方式

?V3的基極信號比V1落后（0＜＜180°）。V3、V4的柵極信號分別比V2、V1的前移180°-。輸出電壓是正負各為的脈沖。

?工作過程

√t1時刻前V1和V4導通，

uo=Ud。

√t1時刻V4截止，而因負載電感中的電流io不能突變，V3不能立刻導通，VD3導通續(xù)流，uo=0。

√t2時刻V1截止，而V2不能立刻導通，VD2導通續(xù)流，和VD3構成電流通道，uo=-Ud?！痰截撦d電流過零并開始反向時，VD2和VD3截止，V2和V3開始導通，uo仍為-Ud。

√t3時刻V3截止，而V4不能立刻導通，VD4導通續(xù)流，uo再次為零。?改變就可調節(jié)輸出電壓。71諧振逆變器主電路結構移相調壓改變滯后時間t，就改變了兩個逆變電壓的相位差，從而調節(jié)和控制負載電壓的大小。如果Q1的觸發(fā)脈沖和Q4的觸發(fā)脈沖同時發(fā)出，則如果Q1的觸發(fā)脈沖和Q4的觸發(fā)脈沖相差相位角發(fā)出，則72一個400Hz逆變器實例主電路：見P1697374均壓電容C05、C06和均壓電阻R05、R06將直流輸入電壓分解成兩個大小相等的電壓。75逆導晶閘管Q1～Q4、電感L1～L4、電容C1～C4組成移相全橋電路

76電阻R91～R94和電容C91～C94組成晶閘管的緩沖電路77主變壓器TM1用于變壓，變壓比按照輸入最低時設計，TM2是電壓反饋變壓器。78QE、QF和CE、CF構成保護電路，CE、CF通過輔助電源充電到150V（上負下正），當檢測到電路的上、下橋臂直通時，觸發(fā)QE、QF，強迫全橋電路的晶閘管關斷。79CT1～CT4為電流互感器，檢測晶閘管的電流80L01、L02和C01～C04分別為濾波電感和電容，減小逆變器同供電網(wǎng)之間的電磁干擾81電容C01~C04串聯(lián)是考慮電容耐壓等級不夠，電阻R01～R04是它們的均壓電阻82逆變器由控制盒控制，控制盒上裝有電壓表、頻率表、啟動按鈕A1、停止按鈕A2、各種指示燈以及微調電壓電位計Rv和微調頻率的電位計Rf，通過轉接插頭同主機內電路連接83電阻R97為啟動電阻，用來防止合閘時因濾波電容引起的浪涌電流。84待電容充電后，可通過啟動按鈕A1使接觸器得電，常開觸頭C閉合切除啟動電阻，并由輔助觸頭實現(xiàn)自保，同時使得控制電路得電，系統(tǒng)開始工作。85一個400Hz逆變器實例主電路：見P169控制電路PWM控制芯片UC3524861反相輸入2同相輸入3振蕩器輸出4電流限制(+)感應輸入5電流限制(-)感應輸入11內部激勵發(fā)射極輸出A12內部激勵集電極輸出A13內部激勵集電極輸出B14內部激勵發(fā)射極輸出B15輸入電壓16參考電壓PWM控制芯片UC35246振蕩器外接電阻7振蕩器外接定時電容8地9補償、外接RC網(wǎng)絡10通/斷控制,高電平時,輸出為高阻狀態(tài)871反相輸入2同相輸入3振蕩器輸出4電流限制(+)感應輸入5電流限制(-)感應輸入11內部激勵發(fā)射極輸出A12內部激勵集電極輸出A13內部激勵集電極輸出B14內部激勵發(fā)射極輸出B15輸入電壓16參考電壓PWM控制芯片UC35246振蕩器外接電阻7振蕩器外接定時電容8地9補償、外接RC網(wǎng)絡10通/斷控制,高電平時,輸出為高阻狀態(tài)881反相輸入2同相輸入3振蕩器輸出4電流限制(+)感應輸入5電流限制(-)感應輸入11內部激勵發(fā)射極輸出A12內部激勵集電極輸出A13內部激勵集電極輸出B14內部激勵發(fā)射極輸出B15輸入電壓16參考電壓PWM控制芯片UC35246振蕩器外接電阻7振蕩器外接定時電容8地9補償、外接RC網(wǎng)絡10通/斷控制,高電平時,輸出為高阻狀態(tài)補償端，RC補償網(wǎng)絡給電路輸入一個零點，9腳和內部誤差放大器電流限制放大器可通過外部元件接成調節(jié)器9點的電位和振蕩器產生的三角波比較可以得到PWM波。9端電位降低，兩個PWM控制脈沖的寬度減小891反相輸入2同相輸入3振蕩器輸出4電流限制(+)感應輸入5電流限制(-)感應輸入11內部激勵發(fā)射極輸出A12內部激勵集電極輸出A13內部激勵集電極輸出B14內部激勵發(fā)射極輸出B15輸入電壓16參考電壓PWM控制芯片UC35246振蕩器外接電阻7振蕩器外接定時電容8地9補償、外接RC網(wǎng)絡10通/斷控制,高電平時,輸出為高阻狀態(tài)當10腳為高電位時，輸出開關管不可能導通，脈沖被封鎖

901反相輸入2同相輸入3振蕩器輸出4電流限制(+)感應輸入5電流限制(-)感應輸入11內部激勵發(fā)射極輸出A12內部激勵集電極輸出A13內部激勵集電極輸出B14內部激勵發(fā)射極輸出B15輸入電壓16參考電壓PWM控制芯片UC35246振蕩器外接電阻7振蕩器外接定時電容8地9補償、外接RC網(wǎng)絡10通/斷控制,高電平時,輸出為高阻狀態(tài)12和11之間、14和13