機(jī)車電力電子技術(shù)

1、機(jī)車電力電子技術(shù)廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院譚民杰第一章 緒 論 第一節(jié) 概 述電子技術(shù)包括：信息電子技術(shù)、電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)包括：電力電子器件、電力電子變流技術(shù)、控制 技術(shù)。電力電子技術(shù)的任務(wù)：實(shí)現(xiàn)電力變換。電力變換通?？煞炙拇箢悾?1. AC-DC變換，即將交流電變換為直流電，稱為整流。 2. DC-AC變換，即將直流電變換為交流電，稱為逆變。 3. DC-DC變換，即將一種電壓的直流變?yōu)榱硪环N電壓的直流， 可用直流斬波器實(shí)現(xiàn)。 4. AC-AC變換，即把交流電的參數(shù)（幅值、頻率）加以轉(zhuǎn)換，稱為交流變換。 第二節(jié) 電力電子技術(shù)的應(yīng)用 電力電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、新能源系

2、統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、家電等行業(yè)： 1.工業(yè)生產(chǎn)：用于電力拖動中的水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，變頻技術(shù)的交直流調(diào)速，整流電源的電解、電鍍。 2.交通運(yùn)輸：用于電氣化鐵路中的直流傳動電力機(jī)車整流或斬波裝置，交流傳動電力機(jī)車變頻調(diào)速裝置，城市電車的斬波或變頻裝置等。 3.電力系統(tǒng)：用于直流輸電的送電端整流，受電端的逆變，晶閘管控制無功補(bǔ)償?shù)取?4.新能源：用于太陽能、風(fēng)力發(fā)電裝置與電力系統(tǒng)連接。 5.通訊計(jì)算機(jī)：UPS與開關(guān)穩(wěn)壓電源直流源系統(tǒng)。 6.醫(yī)療設(shè)備：激光、超聲波、掃描機(jī)的高壓電源。 7.家用電器：變頻空調(diào)、冰箱、電子節(jié)能燈等。第三節(jié)第三節(jié) 電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢電力電子技術(shù)的發(fā)展趨

3、勢 電力電子器件具有高電壓、大電流、大功率器件的特點(diǎn)，未來發(fā)展主要在以下方面： 1.由半控型器件向全控型器件轉(zhuǎn)移。 2.向高頻快速方向發(fā)展。 3.大功率電力電子器件采用模塊化封裝。 4.采用數(shù)字化控制方式。 5.采用新型半導(dǎo)體材料制造新型功率器件。第二章 電力電子器件 第一節(jié) 電力電子器件概述一、電力電子器件的發(fā)展概況 自1947年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管半導(dǎo)體固態(tài)電子學(xué)誕生。50年代后，以硅二極管為代表的電力半導(dǎo)體器件及相應(yīng)的變流技術(shù)裝置迅速發(fā)展，1957年美國通用電氣研制第一只可控型電力電子器件晶閘管（SCR）。半導(dǎo)體固態(tài)電子學(xué)有兩個發(fā)展方向： 一是以晶體管集成電路為核心的對信息處理的微電

4、子技術(shù)。 二是以晶閘管為核心的對電能變換與控制的電力電子技術(shù)。 從90年代起，電力電子技術(shù)與微電子技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合使電子器件朝著大容量、智能化方向發(fā)展。如國產(chǎn)藍(lán)箭列車的主變流器采用單個容量為4500V/1500A的IPM模塊。 在GTO、IGBT基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型大功率電力電子器件，如集成門極換流晶閘管（IGCT）、發(fā)射極關(guān)斷晶閘管（ETO）、電子注入增強(qiáng)型門極晶體管等，容量達(dá)到4500V/3000A,有的達(dá)到6000V/6000A。二、電力電子器件的分類1.根據(jù)不同的開關(guān)特性，電力電子器件可分三大類：（1）不可控器件：通常為兩端器件，具有整流作用，無控制功能。如：PN結(jié)整流管等。（2）半控型

5、器件：通常為三端器件，控制信號只能控制開通，不能控制關(guān)斷。如：普通晶閘管（SCR)快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)型晶閘管、光控晶閘管。（3）全控器件：也為三端器件，控制信號可控制開通，也可控制關(guān)斷。如：可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（GTR）三端場控器件（絕緣柵極晶體管IGBT、靜電感應(yīng)晶體管SIT）等。2.根據(jù)體內(nèi)電子和空穴兩種載流子參入導(dǎo)電情況，電力電子器件可分三種類型：（1）單極型：一種載流子參入導(dǎo)電的器件。如：功率MOSFET、靜電感應(yīng)晶體管等。 (2)雙極型：電子和空穴兩種載流子參入導(dǎo)電的器件。如：PN結(jié)整流管、普通晶閘管、電力晶體管。（3）混合型：由單極型和雙極型兩種器件組成的復(fù)

6、合型器件，如：絕緣柵雙極晶體管（IGBT）和MOS控制晶閘管（MCT）等。3.根據(jù)控制信號不同，電力電子器件可分二種類型（1）電流控制型電力電子器件：由PN結(jié)組成的電力電子器件電子和空穴都參入導(dǎo)電。為了控制器件的開通與關(guān)斷，必須給器件體內(nèi)注入電流或從體內(nèi)抽出電流。電流控制型器件可分二類：一是晶體管類，如：電力晶體管及模塊。二是晶閘管類，如：普通晶閘管、可關(guān)斷晶閘管。電流控制器件的共同特點(diǎn)：1）器件內(nèi)有電子和空穴兩種載流子導(dǎo)電，2)具有導(dǎo)電調(diào)制效應(yīng)，3）控制極輸入阻抗低，控制電流、控制功率大。（2）電壓控制型器件（場效應(yīng)電力電子器件）：器件內(nèi)主電極（漏極、源極或陽極、陰極）傳導(dǎo)的工作電流是通過加

7、在第三極（柵極或門極）上的電壓在主電極間產(chǎn)生可控電場來改變其大小和斷通狀態(tài)的。加在第三極為電壓信號，故稱電壓控制型器件。因?yàn)橹麟姌O間產(chǎn)生的電場控制電流，也稱場控器件或場效應(yīng)器件。電壓控制型器件的共同特點(diǎn)： 1)輸入阻抗高。2）工作頻率高。3）工作溫度高。第二節(jié) 電力二極管一、電力二極管的工作原理 電力二極管由一個大面積PN結(jié)和兩端引線及封裝組成。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴Ｕ螂妷海ㄕ蚱茫憾O管陽極（A極）極接電源正極，陰極（K極）接電源負(fù)極。反向電壓（反向偏置）：二極管陽極（A極）極接電源負(fù)極，陰極（K極）接電源正極。 正向?qū)顟B(tài)：電力二極管PN結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，電流從P流向N，PN結(jié)為

8、低電阻。反向截止?fàn)顟B(tài)：電力二極管PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，PN結(jié)為高電阻。有較小的反向漏電流流過PN結(jié)。PN結(jié)具有一定的反向耐壓能力：如反向電壓過大，PN結(jié)反向截止?fàn)顟B(tài)破壞，反向電流急增，發(fā)生反向擊穿。二、電力二極管的特性與數(shù)1.電力二極管的伏安特性(圖2-2）2電力二極管的開關(guān)特性（圖2-3）:電力二極管在零偏置、正向偏置、反向偏置三種狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)呈現(xiàn)的動態(tài)特性。 （1）關(guān)斷特性：電力二極管由正向偏置的通態(tài)轉(zhuǎn)換為反向偏置的斷態(tài)過程中電壓、電流隨時(shí)間變化的關(guān)系（圖2-3a） （2）開通特性：電力二極管由零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置的通態(tài)過程的電壓、電流隨時(shí)間變化的關(guān)系（圖2-3b）圖 2-2 電 力 二

9、極 管 的 伏 安 特 性（） 零 偏 置 轉(zhuǎn) 為 正 向 偏 置（） 正 向 偏 置 轉(zhuǎn) 為 反 向 偏 置圖 2-3 電 力 二 極 管 的 開 關(guān) 過 程3.電力二極管的主要參數(shù)（1）額度正向平均電流：IF(AV)：器件長期運(yùn)行時(shí)，允許流過的最大交流電流平均值。（2）正向電壓UF：在指定溫度下，器件流過某一指定穩(wěn)定正向電流時(shí)，管子兩端的電壓。（3）反向重復(fù)峰值電壓URRM：器件能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓（c為擊穿電壓UB的2/3）。 （4）反向漏電流IRR:器件對應(yīng)于反向峰值電壓時(shí)，流過的反向電流。（5）最高工作結(jié)溫TJM: 器件的PN結(jié)不損壞前提下能承受的最高平均溫度(通常：1251

10、750 C).（6）浪涌電流IFSM：器件能承受的最大的一個或連續(xù)幾個工頻周期的過電流。 4.電力二極管的主要類型：（1）普通二極管： 用于1KHz以下整流電路。（2）快恢復(fù)二極管： 用于高頻整流和逆變電路（3）肖特基二極管： 用于200V以下低壓電路電力二極管作用：在整流電路中作整流，在感性負(fù)載電路中做續(xù)流，在變流電路中做電壓隔離、箝位、保護(hù)。 常見電力二極管主要性能參數(shù)見教材表2-1第三節(jié) 晶閘管晶閘管：是晶體閘流管的簡稱，俗稱可控硅（SCR）。是一種開通時(shí)間可以控制的半控型電力電子器件。圖2-7 晶閘管伏安特性正向?qū)ㄑ┍罁舸?1圖2-10 雙向晶閘管伏安特性（）結(jié)構(gòu)（）等效電路（）圖形

11、符號圖2-9 雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)與符號圖2-11 逆導(dǎo)晶閘管（）圖形符號圖2-12 光控晶閘管（）伏安特性（）伏安特性（）圖形符號一、晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理溝 道（） 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 斷 面 示 意 圖溝 道溝 道（） 電 氣 圖 形 符 號40301020486320103040912飽 和 區(qū)截 止 區(qū)=7=4=6=5=4非 飽 和 區(qū)（）（）圖 2-23 電 力的 轉(zhuǎn) 移 特 性 和 輸 出 特 性圖 2-22 電 力的 結(jié) 構(gòu) 和 電 氣 圖 形 符 號2絕 緣 層晶閘管結(jié)構(gòu)：由PNPN四層半導(dǎo)體組成，有三個引出線，分別是陽極A、陰極K、和門極G（柵極）。大功率晶閘管有散熱器，平板式晶閘

12、管采用風(fēng)冷或水冷。晶閘管導(dǎo)通工作原理：晶閘管陽極加正向電壓時(shí)，如果門極也加正向電壓，VT2導(dǎo)通，然后VT1導(dǎo)通。最后兩個三極管都快速進(jìn)入飽和狀態(tài)，使晶閘管陽極A與陰極K之間導(dǎo)通。若撤除門極電壓，只要滿足陽極正偏條件，晶體管一直導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通必須同時(shí)具備兩個條件：（1）晶閘管的陽極和陰極之間加上一定大小的正向電壓VKA;（2）在門極和陰極之間加上一定的正向觸發(fā)電壓UGK. 晶閘管具有單向?qū)щ娦?。晶閘管的可控單向?qū)щ娦裕寒?dāng)門極沒有加正向電壓時(shí)，即使陽極加上正向電壓，晶閘管不導(dǎo)通；在門極電壓觸發(fā)下，晶閘管立即導(dǎo)通。半控型電力電子器件：門極電壓只能觸發(fā)晶閘管開通，不能控制它關(guān)斷。晶閘管的測試：1）用

13、萬用電表Rx1（或Rx100）測量陽極與陰極的正反向電阻很大。2）用黑表筆接陽極，紅表筆接陰極，再用黑表筆碰門極，正向電阻大幅下降，黑表筆離開門極后正向電阻不變，即晶閘管正常。二、晶閘管的特性1.晶閘管的伏安特性：晶閘管陽極、陰極間的電壓和陽極電流之間的關(guān)系。2.門極伏安特性：晶閘管的門極與陰極之間的伏安特性。三、晶閘管的主要參數(shù)1 晶閘管的電壓定額（1）斷態(tài)重復(fù)峰值電壓URDM：門極斷路結(jié)溫為額定值時(shí)，允許加重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。（2）反向重復(fù)峰值電壓URRM：門極斷路結(jié)溫為額定值時(shí)，允許加重復(fù)加在晶閘管兩端的反向峰值電壓。（3）額定電壓UTN：晶閘管銘牌標(biāo)出的電壓。（4）通態(tài)平

14、均電壓UT(AV)：正常狀態(tài)下，晶閘管通過正弦半波額定電流時(shí)，兩端電壓降在一個周期內(nèi)的平均值。2.晶閘管的電流定額（1)通態(tài)平均電流IT(AV)：溫度為400C冷卻狀態(tài)下，允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。（2）維持電流IH:晶閘管導(dǎo)通必須的最小電流。（3）摯住電流IL：晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后能維持導(dǎo)通所需要的最小電流。3.晶閘管的動態(tài)參數(shù)（1）開通時(shí)間tgt:從門極觸發(fā)電壓前沿的10%到元件電壓下降到10%所需要的時(shí)間。普通晶閘管約6s。（2）關(guān)斷時(shí)間tq：晶閘管從正向陽極電流下降為零到恢復(fù)正向阻斷能力所需要的時(shí)間。普通晶閘管約幾十s幾百s。（3）通態(tài)電流臨界上升率di

15、/dt：在規(guī)定結(jié)溫和門極開路情況下，不會導(dǎo)致晶閘管直接從斷態(tài)轉(zhuǎn)換為通態(tài)的最大陽極電壓上升率。4.晶閘管的型號 K P - 四、晶閘管的派生器件 1.快速晶閘管：開關(guān)頻率在400Hz以上的晶閘管。 2.雙向晶閘管：觸發(fā)后能雙向?qū)ǖ木чl管。 3逆導(dǎo)晶閘管：反向?qū)ǖ木чl管。 4.光控晶閘管:在光照下，光電二極管漏電流成為門極觸發(fā)電流，使晶閘管導(dǎo)通。( 結(jié) 構(gòu)門 極( 雙 晶 體 管 模 型( ） 工 作 原 理圖 2-6 晶 閘 管 的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理門 極陽 極陰 極陰 極陽 極陰 極陽 極門 極( ） 電 氣 圖 形 符 號第四節(jié) 門極可關(guān)斷晶閘管（GTO） 門極可關(guān)斷晶

16、閘管：通過門極加負(fù)脈沖電流使其關(guān)斷的全控器件。晶閘管可達(dá)到6000V、6000A、10010000Hz，廣泛應(yīng)用于電力機(jī)車逆變器、電網(wǎng)動態(tài)無功補(bǔ)償、大功率直流斬波調(diào)速。 第五節(jié) 電力晶體管（GTR）電力晶閘管：是一種大功率、高反壓的雙極結(jié)型晶體管，具有自關(guān)斷能力，具有飽和壓降低、開關(guān)時(shí)間短和安全工作區(qū)寬等特點(diǎn)。在交流電機(jī)調(diào)速、不間斷電源、中頻電源等電力變流裝置中應(yīng)用。門極漏極2源極溝道緩沖區(qū)注入?yún)^(qū)（ ）電氣圖形符號（ ）簡化等效電路（ ）內(nèi)部結(jié)構(gòu)漂移區(qū)一、電力晶體管的結(jié)構(gòu)與工作原理 與一般晶體三極管有相似的結(jié)構(gòu)、工作原理。GTR四種工作狀態(tài)：開通、導(dǎo)通（飽和）、關(guān)斷、阻斷（截止）。導(dǎo)通和截止：

17、表示GTR接通和斷開的兩種穩(wěn)定工作狀態(tài)。導(dǎo)通：當(dāng)IB0，發(fā)射結(jié)正偏。截止：當(dāng)IB0，發(fā)射結(jié)反偏。開通和關(guān)斷：表示GTR由斷到通、由通到斷的動態(tài)工作狀態(tài)。二、GTR的特性與參數(shù)1.GTR的基本特性（1）靜態(tài)特性（2）開關(guān)特性1電力晶體管電力晶體管GTRGTR是一種高擊穿電壓、大容量的晶體管。它具有是一種高擊穿電壓、大容量的晶體管。它具有自關(guān)斷能力自關(guān)斷能力,并具有開關(guān)時(shí)間短、飽和壓降低和安全并具有開關(guān)時(shí)間短、飽和壓降低和安全工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)。工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)。 六單元六單元GTR 模塊模塊 圖形符號圖形符號 二單元模塊的等效電二單元模塊的等效電路路（2）GTR模塊的主要參數(shù)模塊的主要參數(shù) 1)開路阻

18、斷電壓開路阻斷電壓UCEO ，例如：，例如：2DI200D-100 （3）GTR的選擇方法的選擇方法1）開路阻斷電壓）開路阻斷電壓UCEO的選擇的選擇 UCEO通常按電源通常按電源線電壓峰值的線電壓峰值的2倍來選擇。倍來選擇。 2)集電極最大持續(xù)電流集電極最大持續(xù)電流ICM的選擇的選擇 ICM通常按輸出通常按輸出交流線電流峰值的交流線電流峰值的2.25倍來選擇。倍來選擇。2)集電極最大持續(xù)電流集電極最大持續(xù)電流ICM ，例如：，例如：6DI15Z-120 第六節(jié) 電力場效應(yīng)管一、電力MOSFET的結(jié)構(gòu)與工作原理電力場效應(yīng)管（電力MOSFET）：利用柵極電壓控制器件的截止和導(dǎo)通。1.電力MOSE

19、FT的結(jié)構(gòu)：圖2-22 （）三 極 管 符 號 （）三 極 管 符 號基 極發(fā) 射 極集 電 極集 電 極發(fā) 射 極基 極圖 2-16的 結(jié) 構(gòu) 和 符 號2.電力MOSFET的工作原理3.電力MOSFET主要參數(shù) (1)正向通態(tài)電阻 （2）漏極最大電流 （ 3）柵極開啟電壓 （4）漏極擊穿電壓 （5）柵源擊穿電壓 （6）極間電容 第七節(jié) 絕緣柵極型晶體管（IGBT）絕緣柵極型晶體管（IGBT）： 是集MOSFET（電力場效應(yīng)管）和GTR（電力晶體管）優(yōu)點(diǎn)于一身的新型復(fù)合器件。一、IGBT的工作原理 IJBT的C極接電源正極，E極接電源負(fù)極。由柵極（G）與發(fā)射極(E)電壓UGE控制導(dǎo)通或關(guān)斷。

20、當(dāng)UGEUGE（th）（開啟電壓）時(shí)，VDMOSFET內(nèi)形成導(dǎo)電溝道，為晶體管提供基極電流使其導(dǎo)通。 當(dāng)UGE=0，或柵極與發(fā)射極電壓反向時(shí)，VDMOSFET內(nèi)溝道消失，晶體管無基極電流，IJBT關(guān)斷。 有源區(qū)正向阻斷區(qū)飽和區(qū)（ ）轉(zhuǎn)移特性（ ）輸出特性增加反向阻斷區(qū)移特性和輸出特性圖2-25 二、IGBT的主要特性與參數(shù) 1.IJBT的主要特性（1）IGBT轉(zhuǎn)移特性：集電極電流與IC與柵射電壓UGE間的關(guān)系。開啟電壓UGE（th）為2-6V。柵射電壓UGE開啟電壓UGE（th）時(shí)，IJBT截止。 柵射電壓UGE開啟電壓UGE（th）時(shí)，IJBT導(dǎo)通。（2）IGBT輸出特性：以柵射電壓為參考變

21、量，集電極電流IC與集射電壓UCE間的關(guān)系。2.IGBT的主要參數(shù) （1）集射極擊穿電壓UCES （2）開啟電壓UGE（th）和最大柵極UGEM （3）通態(tài)壓降UCE（on） （4）集電極最大連續(xù)電流IC峰值電流ICM控制電路電源驅(qū)動電路過熱保護(hù)過流保護(hù)報(bào)警輸出控制電源欠壓保護(hù)輸入信號故障輸出+15管芯溫度傳感器傳感器電流圖2-27 模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管IGBTIGBT是是MOSFET和和GTR相結(jié)合的產(chǎn)物相結(jié)合的產(chǎn)物,其主體部分其主體部分與與GTR相同，也有集電極和發(fā)射極相同，也有集電極和發(fā)射極,但驅(qū)動部分卻但驅(qū)動部分卻和和MOSFET相同相同,是絕緣柵結(jié)構(gòu)。是絕緣柵

22、結(jié)構(gòu)。 （1）IGBT的特點(diǎn)的特點(diǎn) IGBT在外形上有模塊型和芯片在外形上有模塊型和芯片型型兩種兩種,在通用變頻器中使用的在通用變頻器中使用的IGBT一般是模塊型。一般是模塊型。 單管模塊單管模塊 雙管模塊雙管模塊 六管模塊六管模塊21圖3 . 1 單相半波可控整流電路及波形1（2）IGBT的主要參數(shù)的主要參數(shù)1）集電極）集電極發(fā)射極額定電壓發(fā)射極額定電壓UCES。2）柵極）柵極發(fā)射極額定電壓發(fā)射極額定電壓UGES。 3）額定集電極電流）額定集電極電流IC。三、IJBT與IPM功率模智能功率模塊（IPM）：稱為智能集成電路，是以IJBT為基本功率開關(guān)元件，構(gòu)成一相或三相逆變器的專用功能模塊。電

23、力集成電路的一種。在電力電子變換電路中，電力電子器件必須有：驅(qū)動電路、控制電路、保護(hù)電路。3智能電力模塊器件智能電力模塊器件IPMIPM的主要特點(diǎn)如下的主要特點(diǎn)如下: （1）內(nèi)含設(shè)定了最佳的）內(nèi)含設(shè)定了最佳的IGBT驅(qū)動條件的驅(qū)動電路。驅(qū)動條件的驅(qū)動電路。（2）內(nèi)含完善的保護(hù)功能及相應(yīng)的報(bào)警輸出信號。）內(nèi)含完善的保護(hù)功能及相應(yīng)的報(bào)警輸出信號。（3）內(nèi)含制動電路。）內(nèi)含制動電路。（4）散熱效果良好。）散熱效果良好。第八節(jié) 新型電力電子器件簡介一、MOS控制晶閘管（MCT）：一種單極型場效應(yīng)管和雙極型晶閘管組合而成的復(fù)合器件。圖2-28）二、集成門極換流晶閘管（IGCT）：將門極驅(qū)動電路與門極換流

24、晶閘管GCT集成于一個整體形成的器件。（圖2-29）三、靜電感應(yīng)晶體管（STT）：功率結(jié)型場效應(yīng)晶體管，為電壓型控制器件。 （圖2-30）四、靜電感應(yīng)晶閘管（STTH）：場控晶閘管。（圖2-32） 第三章 相控整流電路整流電路：將交流電變換成直流電電路?？煽卣麟娐罚簩⒔涣麟娮儞Q成大小可調(diào)的直流電的電路。整流電路按電源分：單相整流電路、三相整流電路、多相整流電路。整流電路按電路結(jié)構(gòu)組成分：不可控整流電路、半控整流電路、全控整流電路。整流電路按整流輸出波形分：半波整流電路、全波整流電路。 第一節(jié) 單相可控整流電路21圖3.4 單相全控橋式整流電路及波形 一、單相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載控制

25、角（觸發(fā)角或移相角）：從晶閘管開始承受正向電壓起到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之間的電角度。導(dǎo)通角：晶閘管在一周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度。移相控制（相位控制）：通過改變控制角來調(diào)節(jié)輸出電壓的方式。半波整流電路移相范圍： 0o180o 半波整流輸出電流： Id=ud/R 半波整流輸出電壓： Ud=0.45U2(1+cos）/2整流電壓調(diào)節(jié)方法：改變控制角，就可以改變輸出電壓Ud。愈小， Ud愈大。 =0時(shí)，晶閘管全導(dǎo)通， =時(shí)，晶閘管整流輸出電壓為零。電流有效值： I=U/R2.電感性負(fù)載電感性負(fù)載： 當(dāng)負(fù)載的感抗與電阻的數(shù)值相比不可忽略時(shí)的電路。如：直流電動機(jī)的勵磁，滑差電動機(jī)電磁離合器的勵磁線圈，平波電抗器。電感的

26、作用： 電感即是儲能元件，又是電流濾波元件。它能使負(fù)載電流波形平滑.電感性負(fù)載對脈沖的要求： 觸發(fā)脈沖要有一定寬度，保證晶閘管陽極電流上升到維持導(dǎo)通最小電流后，即使脈沖消失，晶閘管仍然維持導(dǎo)通。負(fù)載電流id: 導(dǎo)通期間從晶閘管流過，續(xù)流期間從續(xù)流二極管流過。2圖3-6 單相全控橋式整流接續(xù)流二極管電路電感負(fù)載電感負(fù)載不接續(xù)流二極管電路圖3-5 單相全控橋式整流為了將整流出來的電壓波形平滑，采用電感元件濾波。圖3-10 電阻性負(fù)載 =30 時(shí)波形=30 圖3-9 電阻性負(fù)載 =0 時(shí)波形 為了解決大電感負(fù)載時(shí)整流輸出電壓平均值下降問題，在整流電路負(fù)載兩端并聯(lián)一個硅整流二極管（稱續(xù)流二極管）二、單

27、相全控橋式整流電路單相全控橋式整流電路組成：由晶閘管VT1 、VT3 組成一對橋臂，晶閘管VT2 、VT4 組成一另對橋臂。全波整流：負(fù)載在兩個半波中都有電流通過。圖3-3 單相半波大電感性負(fù)載晶閘管、續(xù)流二極管承受最大正向電壓：2 2晶閘管的最大移相范圍：180 接有續(xù)流二極管的電路及波形2221-+圖3-21單相橋式電路整流與逆變原理221.電阻性負(fù)載整流電路移相范圍： 0o180o 整流輸出電流： Id=ud/R =0.9 U2(1+cos）/2 整流輸出電壓： Ud=0.45U2(1+cos）/2每個晶閘管的平均電流等于負(fù)載平均電流的一半：IdT=1/2(Id)2、大電感負(fù)載（1）不接

28、續(xù)流二極管工作原理： 當(dāng)u2正半周-TV1、TV3觸發(fā)導(dǎo)通- u2過零- TV1、TV3繼續(xù)導(dǎo)通 當(dāng)t=+時(shí)- TV2、TV4觸發(fā)導(dǎo)通- TV1、TV3承受反向電壓關(guān)斷換相：負(fù)載電流從TV1、TV3上轉(zhuǎn)移到TV2、TV4上的過程。輸出電壓平均值： Ud=0.9U2 cos輸出電流： idId=Ud/Rd晶閘管電流平均值： IdT=1/2(Id)晶閘管可能承受最大電壓： UTM=2U2晶閘管移相范圍： 0o90o （2）接續(xù)流二極管輸出電壓平均值： 0.9 U2(1+cos）/2輸出電流： Id=Ud/Rd晶閘管可能承受最大電壓： UTM=2U2晶閘管電流平均值： IdT=（-）/ 2 (Id)

29、整流電路移相范圍： 0o180o12圖 3-2 單 相 半 波 可 控 整 流 電 路 電 感 性 負(fù) 載 電 路 及 波 形22 三相半波可控整流電路111三、單相半控橋式整流電路正半周通路：a、VT1、Rd、VD1、b 負(fù)半周通路：b、VT2、Rd、VD2、a 第二節(jié) 三相可控整流電路三相可控整流電路使用范圍： 整流容量大于4KW， 直流電壓脈動較小。三相可控整流電路分：三相半波整流、三相全控橋式整流、三相半控橋式整流等。一、三相半波可控整流電路1.電阻性負(fù)載電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：變壓器一次繞組接成三角形，二次繞組接成星形，晶閘管陽極分別與U、V、W三相相連，陰極連在一起，組成共陰極接法電路。每管

30、導(dǎo)通：按VT1、VT3、VT5順序120o電度角。輸出波形：三相交流電壓正半波的包絡(luò)線。脈動頻率：3x50HZ=150HZ自然換相點(diǎn)：相電壓的交點(diǎn)處t1、 t3、t5、為各管觸發(fā)導(dǎo)通最早時(shí)刻（此前晶閘管承受反向電壓，不能觸發(fā)導(dǎo)通），把它作為計(jì)算控制角的起點(diǎn)，即該處= 0o整流輸出電流： Id=Ud/R 晶閘管電流平均值： IdT=1/3 Id整流輸出電壓：（1） 0o 30 o 時(shí) Ud=1.17U2cos （2） 30o 150 o 時(shí) Ud=0.65U21+cos(/6+)111圖3-14 三相橋式全控整流電路晶閘管導(dǎo)通順序：1半 控 橋 式 整 流 電 路 及 波 形圖 3.7 單 相1

31、二、三相全控橋式整流=0 圖3-15 三相全控橋電感性負(fù)載=0 時(shí)波形 =30 圖 3-15 三 相 全 控 橋 電 感 性 負(fù) 載 =30 時(shí) 波 形 =60 圖 3-15 三 相 全 控 橋 電 感 性 負(fù) 載 =60 時(shí) 波 形圖 3-5 單 相 全 控 橋 式 整 流 電 路不 接 續(xù) 流 二 極 管 電 路 波 形電 感 負(fù) 載電 感 負(fù) 載接 續(xù) 流 二 極 管 電 路 波 形圖 3-6 單 相 全 控 橋 式 整 流 電 路 第三節(jié) 有源逆變電路一、有源逆變概念逆變：利于晶閘管電路把直流電變成交流電。（是整流的逆過程）如：卷揚(yáng)機(jī)下降、電力機(jī)車下行時(shí)，直流電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)制動運(yùn)行，

32、位能轉(zhuǎn)變成電能反送到交流電網(wǎng)去。變流電路：既可工作在整流狀態(tài)又可工作在逆變狀態(tài)的整流電路。有源逆變：把變流器的交流側(cè)接到交流電源上，把直流電逆變?yōu)橥l率的交流電反送到電網(wǎng)去。無源逆變：把變流電路的交流側(cè)不接到電網(wǎng)而直接接到負(fù)載上，如交流變頻器。實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件： （1）變流裝置的直流側(cè)必須外接有電壓極性與與晶閘管導(dǎo)通方向一致的電源E （2）變流裝置必須工作在 90o，Ud 0. （3）為保證變流裝置回路電流連續(xù)，逆變電路中一定要串大電感。逆變失敗的原因： （1）觸發(fā)電路不可靠, （2）晶閘管故障, （3）交流電源缺相,斷電 （4）換相裕量角不足,換相失敗。1 組2 組1 組2 組1 組2 組

33、1 組2 組電 能電 網(wǎng)正 轉(zhuǎn) 整 流正 轉(zhuǎn) 逆 變電 能電 網(wǎng)電 動 運(yùn) 行發(fā) 電 運(yùn) 行電 網(wǎng)電 能反 轉(zhuǎn) 整 流電 動 運(yùn) 行電 網(wǎng)發(fā) 電 運(yùn) 行反 轉(zhuǎn) 逆 變電 能單相有源逆變工作原理： 當(dāng)Q置I時(shí)，I90o，電路工作在整流狀態(tài)。交流電源提供晶閘管提供功率給電動機(jī)。 當(dāng)Q置II時(shí)，II 90o，晶閘管VT1VT4在電動機(jī)反向電動勢和U2作用下導(dǎo)通產(chǎn)生電流i2。電動機(jī)輸出能量，運(yùn)行在發(fā)電制動狀態(tài)，晶閘管吸收能量送回電網(wǎng)。 單相全控橋式電路工作在逆變時(shí)輸出電壓控制原理與整流時(shí)相同只是控制角 90o。令=-，電壓表示為： Ud=0.9U2cos=-0.9U2cos逆變角觸發(fā)脈沖位置從180o

34、左移90o，工作在整流狀態(tài)。 90o，工作在逆變狀態(tài)。= 90o，輸出Ud、Id為零。高 壓 直 流 輸 電 系 統(tǒng)1 1 01 1 0圖（a）：電動機(jī)正轉(zhuǎn)由1組變流器供電，電動機(jī)反轉(zhuǎn)由2組變流器供電。圖（b）：可使電動機(jī)在四個象限內(nèi)運(yùn)行第一象限：電動機(jī)正轉(zhuǎn)，作電動運(yùn)行，1組橋工作在整流狀態(tài)第二象限：電動機(jī)正轉(zhuǎn)，作發(fā)電運(yùn)行，2組橋工作在逆變狀態(tài)第三象限：電動機(jī)反轉(zhuǎn)，作電動運(yùn)行，2組橋工作在整流狀態(tài)第四象限：電動機(jī)反轉(zhuǎn)，作發(fā)電運(yùn)行，1組橋工作在逆變狀態(tài)（ ） 三 相半 波有 環(huán) 流 接 線（ ） 三 相全 控 無 環(huán) 流 接 線2組1組1組2組斬 波 基 本 電 路電 壓 波 形 第四節(jié) 整流電

35、路的功率因素一、功率因素定義：有功功率P與視在功率之比。Cos=P/S二、影響功率因素的原因：控制角、感抗、整流變壓器磁化電流電流諧波含量三、改善功率因素方法：1.減小控制角 2.減小諧波成分 3.采用兩組變流器串聯(lián)供電 4.增加整流相數(shù)第四章 直流斬波電路直流斬波電路（DC/DC變換電路）：將一個恒定的直流電壓變換成另一個固定的或可調(diào)的直流電壓。即通過接通、關(guān)斷將直流電“斬”成一系列脈沖電壓，改變脈沖電壓接通、關(guān)斷時(shí)間比便可調(diào)整輸出電壓平均值。直流斬波電路應(yīng)用：直流電機(jī)調(diào)速、城市地鐵車輛、工礦電力機(jī)車、城市無軌電車、蓄電池電動車。 第一節(jié) 直流斬波電路原理及控制方式一、直流斬波電路工作原理：

36、當(dāng)高速開關(guān)S合上，電壓電壓Ud加到負(fù)載R上，并持續(xù)時(shí)間ton；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，負(fù)載電壓為零并持續(xù)時(shí)間toff。斬波電路工作周期： T= ton + toff 占空比： = ton/T斬波電路輸出電壓平均值：Uo= Ud降 壓 斬 波 電 路二、直流斬波電路的控制方式（1）定頻調(diào)寬控制（脈沖寬度控制-PWM）：T不變，改變斬波器導(dǎo)通時(shí)間ton。（2）定寬調(diào)頻控制（脈沖調(diào)頻控制-PFM）： ton不變，改變斬波周期T。（3）調(diào)頻調(diào)寬混合控制： 改變斬波器頻率f,改變斬波器導(dǎo)通時(shí)間ton。 第二節(jié) 基本斬波電路一、降壓斬波電路原理：VT-為全控型斬波開關(guān)IGBT，DV-續(xù)流二極管為關(guān)斷通過續(xù)流回路，L

37、d-平波電抗器，LF、CF-濾波回路吸收諧波。降壓斬波電路電壓電路波形升 壓 斬 波 電 路升 壓 斬 波 電 路 電 壓 電 路 波 形-升降壓斬波電路電壓電流波形升降壓斬波電路工作原理：斬波器VT開通時(shí)，電源對電感充電，自感電動勢左正右負(fù)，電容C向負(fù)載放電，二極管受電容反偏關(guān)斷。當(dāng)斬波器VT關(guān)斷時(shí)，電感中自感電動勢改變極性，為左負(fù)右正，與電源正向疊加，向電容充電，同時(shí)向負(fù)載供電。斬波器導(dǎo)通時(shí)儲存在電感中能量釋放到負(fù)載和電容上。此時(shí)二極管正向?qū)?。二、升壓斬波電路圖5-7 交交變頻電路原理圖圖5-8 電壓輸出波形圖組通組通-工作原理：斬波器處于開通狀態(tài)時(shí)，電源對電感充電電流iL等于電流id，

38、電容C維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載供電，二極管反偏關(guān)斷；當(dāng)斬波器關(guān)斷時(shí)，電感中儲存的能量向負(fù)載釋放，同時(shí)電容充電，電感放電電流等于iD，因電感電流方向不能突變，此時(shí)電感兩端極性為上正下負(fù)，二極管導(dǎo)通。三、升降壓斬波電路：由降壓式與升壓式兩種斬波基本電路混合組成。 第三節(jié) 復(fù)合斬波電路一、第一象限斬波器 上節(jié)介紹降壓斬波器、升壓斬波器、升降壓斬波器輸出電壓電流平均值為正，位于直角坐標(biāo)系第一象限。稱第一象限斬波器。二、第二象限斬波電路 第二象限斬波器為升壓斬波器，電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，工作在第二象限 1. 電流可逆斬波器：將降壓斬波電路和升壓斬波電路組合在一起。 2.混合橋式二象限斬波電路：為一、

39、四象限斬波器。 混合橋式二象限斬波電路四種工作模式： （1）VT1、VT2同時(shí)導(dǎo)通，能量從電源到負(fù)載，電機(jī)吸收功率。 （2）VT1、VD2同時(shí)導(dǎo)通，負(fù)載電路短路，uo=0。 （3）VD1、VD2同時(shí)導(dǎo)通，功率從電機(jī)流向電源，能量反饋到電網(wǎng)。 （4）VT2、VD1同時(shí)導(dǎo)通，負(fù)載電路短路，uo=0。三、四象限斬波電路VT4始終導(dǎo)通，VT3始終關(guān)斷，VT1、VD1、VT2、VD2構(gòu)成uo0，io為正負(fù)的第一，二象限斬波器。VT2始終導(dǎo)通，VT1始終關(guān)斷，VT3、VD3、VT4、VD4構(gòu)成uo0，io為正負(fù)的第三，四象限斬波器。圖 5-1 交 流 調(diào) 壓 電 路 原 理 圖圖 5-4 單 相 交 流

40、調(diào) 壓 感 性 負(fù) 載 電 路第五章 交流調(diào)壓電路和交流變頻電路交流變換電路：將一種形式的交流電變換成另一種形式的交流電的電路。此電路 可改變交流電的電壓、電流、頻率、相數(shù)。交流電力控制電路：只改變輸出交流電壓、電流而不改變頻率的電路。如：交流調(diào)壓電路、交流電力電子開關(guān)電路。直接變頻：交交變頻 間接變頻：交-直-交變頻 第一節(jié) 單相交流調(diào)壓電路圖 5 - 1 單 相 交 交 變 頻 電 路 第二節(jié) 相控交交變頻電路概述交交變頻電路：把一種頻率的交流電變換成另一種頻率的交流電。用于大功率低速交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)勵磁電源。一、交交變頻電路原理 電路由P組和N組反并聯(lián)逆變器組成。 t=0時(shí)，P

41、組工作，N組關(guān)閉，輸出電壓uo為正。 t=02時(shí)，N組工作，P組關(guān)閉，輸出電壓uo為負(fù)。 如果維持P組和N組觸發(fā)不變，負(fù)載Z上電壓uo為一個交流方波。改變P組和N組切換頻率，可以改變輸出電壓uo頻率。改變P組和N組的控制角，可以改變輸出電壓uo幅值。環(huán)流：如果兩組同時(shí)導(dǎo)通，交流電源短路，兩組間產(chǎn)生很大電流。第二象限斬波器電流可逆斬波器混合橋式二象限斬波電路四象限斬波電路二、有環(huán)流運(yùn)行方式 為了使正負(fù)兩組變流器切換，使負(fù)載電流連續(xù)采用有環(huán)流運(yùn)行方式。兩組變流器同時(shí)加觸發(fā)脈沖，由當(dāng)時(shí)負(fù)載電流方向決定哪一組導(dǎo)通，并在切換時(shí)，兩組輸出電壓相等。平均值相等，瞬時(shí)值不等。 為了將環(huán)流限制在允許范圍內(nèi)，在兩

42、組間串聯(lián)環(huán)流電抗器。三、無環(huán)流運(yùn)行方式 兩組變流器不同時(shí)工作，不產(chǎn)生兩組間環(huán)流，正負(fù)兩組間切換通過零電流檢測實(shí)現(xiàn)。切換過程：正組工作，負(fù)組封鎖，檢測環(huán)節(jié)檢測到正向負(fù)載電流減小到零時(shí)，首先封鎖正組脈沖，經(jīng)過一定時(shí)間延時(shí)，保證正組可靠關(guān)斷后，再開放負(fù)組脈沖，實(shí)現(xiàn)兩組切換。 第三節(jié) 單相相控交交變頻電路一、工作原理由兩組三相變流器反并聯(lián)構(gòu)成交交變頻電路。圖6-1單相橋式逆變電路及電壓波形第六章 無源逆變電路無源逆變：把直流電能變換為交流電能后，直接向非電源負(fù)載供電的電路。 例如：交流電機(jī)變頻調(diào)速。 第一節(jié) 無源逆變電路工作原理一、無源逆變電路的基本原理該電路兩種工作狀態(tài)： （1）開關(guān)S1、S4閉合，

43、S2、S3斷開， 負(fù)載R上電壓左正右負(fù)，輸出電壓uo=Ud；（2）開關(guān)S2、S3閉合，S1、S4斷開， 負(fù)載R上電壓左負(fù)右正，輸出電壓uo=-Ud；S1-S4為高速開關(guān)，是電力電子構(gòu)成的電子開關(guān)，可由SCR晶閘管構(gòu)成，也可由GTO、GTR、IGBT全控器件構(gòu)成圖 6 - 3 電 壓 型 單 相 半 橋 逆 變 電 路 及 電 壓 波 形負(fù) 載 電 壓 波 形（ ） 電 路（ ） 負(fù) 載 電 流 波 形（ ） 感 性 負(fù) 載 電 流 波 形（ ）驅(qū) 動1驅(qū) 動1驅(qū) 動2導(dǎo) 通1導(dǎo) 通2二、無源逆變電路的換相方式換流（換相）：當(dāng)S1、S4和S2、S3兩組開關(guān)接替開閉時(shí)，加在負(fù)載上的電壓方向接替變化

44、，同時(shí)電流也從一對橋臂轉(zhuǎn)移到另一對橋臂的過程。電力電子器件導(dǎo)通，關(guān)斷特點(diǎn)： 1）換流（換相）時(shí)支路通態(tài)轉(zhuǎn)為斷態(tài)，斷態(tài)轉(zhuǎn)為通態(tài)。 2）電力電子器件導(dǎo)通，必須給門極適當(dāng)驅(qū)動信號。 3）全控型器件關(guān)斷，必須給門極加適當(dāng)反向信號。 4）半控型器件關(guān)斷，晶閘管電流過零后加一定反向電壓。主要換相方式：1.器件換相 2.電網(wǎng)換相 3.負(fù)載換相 4.強(qiáng)迫換相三、無源逆變的分類：1.按相數(shù)分：單相；三相。2.按直流側(cè)電源性質(zhì)分：電壓型；電流型。3.按電路結(jié)構(gòu)分：半橋式逆變；全橋式逆變；推挽逆變；其他逆變。4.按換流方式分：器件換流；負(fù)載換流；強(qiáng)迫換流；5.按負(fù)載特點(diǎn)分：非諧振逆變；諧振逆變。四、無源逆變用途：1

45、.變頻調(diào)速 2.標(biāo)準(zhǔn)50Hz電源 3.不間斷電源（UPS） 4.中頻裝置 第二節(jié) 電壓型逆變電路逆變電路分：電壓型逆變電路、電流型逆變電路。電壓型逆變電路：直流側(cè)電源是電壓源的逆變電路。在直流側(cè)并聯(lián)大電容。工作時(shí)直流側(cè)電壓無脈動電壓輸出為矩形波。電流型逆變電路：直流側(cè)電源是電流源的逆變電路。 一、電壓型單相橋式逆變器 1.半橋逆變電路 由一對橋臂和一個帶有電壓中點(diǎn)的直流電源構(gòu)成。 C1和C2相等，具有分壓作用。 VT1、VT2分別導(dǎo)通組成兩個回路。驅(qū)動2、3驅(qū)動1、4（ ）（ ）感性負(fù)載電流波形（ ）負(fù)載電流波形（ ）電路負(fù)載電壓波形圖6-4單相全橋逆變電路及電壓波形驅(qū)動1、42.單相全橋逆變

46、電路：由兩對橋臂組合而成。VT1、VT4構(gòu)成一對，VT2、VT3構(gòu)成另一對兩對導(dǎo)電臂叫替導(dǎo)通180o圖 7-17 直 接 耦 合 式驅(qū) 動 電 路二、電壓型三相橋式逆變器：由三個半橋組成，開關(guān)管采用全控器件GTO、GTRIGBT等。VD1VD6為續(xù)流二極管。在一個周期內(nèi)，6個管觸發(fā)導(dǎo)通的次序?yàn)椋篤T1VT6。依次相隔60o電度角。導(dǎo)通組合順序：VT1-VT2-VT3、VT2-VT3-VT4、VT3-VT4-VT5、VT4-VT5-VT6、VT5-VT6-VT1、VT6-VT1-VT2，每組組合工作60o電度角。 第三節(jié) 電流型逆變電路電流型逆變電路:直流電源為電流源的逆變電路。電流型逆變電路特

47、征：直流中間環(huán)節(jié)用電感作為儲能元件，因?yàn)榇箅姼兄须娏髅}動小，近似位直流電源。一、電流型逆變器的特點(diǎn) （1）直流側(cè)串聯(lián)有大電感，直流側(cè)電流基本無脈動。 （2）電路中的開關(guān)元件僅改變直流電流通路徑，交流側(cè)輸出的電流為矩形波。 （3）直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，因電流不能反向，不必反并二極管。 （4）負(fù)載為電動機(jī)時(shí)，也實(shí)現(xiàn)再生制動。二、電流型單相橋式逆變器1.電路結(jié)構(gòu)電抗器LT：限制晶閘管電流上升率di/dt.VT1、VT4和VT2、VT3輪流導(dǎo)通。RL為中頻爐等效電路（12.5KHz）C為補(bǔ)償電容圖6-5電流型三相橋式逆變電路圖6-12由相控整流器供電的同步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)2.工作原理, 4

48、, 3圖 6 - 9 并 聯(lián) 諧 振 逆 變 電 路 波 形圖 6 - 8 并 聯(lián) 諧 振 逆 變 電 路 換 流 過 程（ ）（ ）（ ）三、電流型三相橋式逆變器 Ld電感很大，使電流Id近似恒流，為電流源。VT1VT6為IGBT器件，其驅(qū)動信號uc彼此相差60o，各器件在每個周期各導(dǎo)通120o任何時(shí)刻有兩只IGBT導(dǎo)通。 060o時(shí)，VT1、VT6導(dǎo)通60120o ，VT1、VT2導(dǎo)通120180o ，VT2、VT3導(dǎo)通180240o ，VT3、VT4導(dǎo)通240300o ，VT4、VT5導(dǎo)通300360o ，VT5、VT6導(dǎo)通 第四節(jié) 脈寬調(diào)制（PWM）控制電路一、PWM控制的基本原理及控

49、制方法脈寬調(diào)制目的：使輸出電壓波形趨于正弦波。通過調(diào)整脈沖寬度調(diào)節(jié)輸出電壓， 通過調(diào)整脈沖周期調(diào)整輸出頻率。即通過控制控制半導(dǎo)體功率開關(guān)導(dǎo)通及關(guān)斷時(shí)間比。 即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積。 圖 7 - 4 單 相 橋 式 單 結(jié) 晶 體 管 移 相 觸 發(fā) 電 路用一系列等幅而不等寬的脈沖代替正弦半波。 在給出了正弦波頻率、幅值和半個周期內(nèi)的脈沖數(shù)后，PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計(jì)算出來。按照計(jì)算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。 采用電力晶體管作為開關(guān)器件（也可采用IGBT）的電壓型單相橋式逆變電路

50、： （1）正半周，V1一直導(dǎo)通，V4交替導(dǎo)通。V1、V4同時(shí)導(dǎo)通，uo=Ud。 V1導(dǎo)通、V4關(guān)斷時(shí)，VD3續(xù)流，uo=0。 （2）負(fù)半周，V2一直導(dǎo)通，V3交替導(dǎo)通。V2、V3同時(shí)導(dǎo)通，uo=-Ud。 V2導(dǎo)通，V3關(guān)斷時(shí)， VD4續(xù)流，uo=0。圖 6 - 7 單 相 橋 式 電 流 型 （ 并 聯(lián) 諧 振 ） 逆 變 電 路單極性PWM控制方式：信號波ur的半個周期內(nèi)，三角載波uc只在一個方向變化。雙極性PWM控制方式：信號波ur的半個周期內(nèi)，三角載波uc只在兩個方向變化。三相橋式PWM逆變電路圖7-2單結(jié)晶體管等效電路電氣圖形符號二、SPWM控制電路1.模擬電路產(chǎn)生PWM方式2.集成電

51、路構(gòu)成三相SPWM控制電路FEF4752集成電路：產(chǎn)生SPWM信號開關(guān)頻率低，適應(yīng)于GTR器件。SLE4520集成電路：產(chǎn)生SPWM信號開關(guān)頻率達(dá)20Kz，適應(yīng)于IGBT、GTR、 GTO變頻器。 新型單片微處理器簡介: 8xCl96MC是一個16位微處理器，其內(nèi)部有一個三相互補(bǔ)SPWM波形發(fā)生器，可直接輸出6路SPWM信號，驅(qū)動電流達(dá)20mA。 圖 6-5電 壓 型 三 相 橋 式 逆 變 電 路第七章 電力電子器件驅(qū)動與保護(hù) 第一節(jié) 晶閘管門極觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路作用：為門極通過觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流。一、觸發(fā)電路的要求 晶閘管觸發(fā)電壓可以是交流電正半周的一部分，也可以是直流。通常采用脈沖電壓，觸發(fā)電路應(yīng)滿足以下要求：（1）觸發(fā)脈沖有足夠的幅度 實(shí)際觸發(fā)電流為35倍額定觸發(fā)電流。（2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定寬度 觸發(fā)脈沖寬度 6us以上最好2050us。（3）觸發(fā)脈沖前沿要陡（4）觸發(fā)脈沖要有足夠功率（5）觸發(fā)脈沖與主回路電源電壓必須同步（6）觸發(fā)脈沖具有需要的移相范圍二、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路b1第一基極 e-發(fā)射極b1第二基極圖 7-4 單 結(jié) 晶 體 管 振 蕩 電 路電 路 圖波 形 圖2.單結(jié)晶體管自激振蕩電路 電路加Ec后，一路經(jīng)R2、R1加在單結(jié)晶體管b2、b1極，另一路通過電位器對電容充電。充到e-b1導(dǎo)通電壓，電容C通過rb1、R1回路放電。放電電