變流與調(diào)速技術(shù)應(yīng)用課件

變流技術(shù)

課題一變流技術(shù)第一節(jié)認(rèn)識(shí)晶閘管第二節(jié)其他變流新器件（*）第三節(jié)單相可控整流電路第四節(jié)單相觸發(fā)電路第五節(jié)三相可控整流電路第六節(jié)三相觸發(fā)電路第七節(jié)逆變電路第一節(jié)認(rèn)識(shí)晶閘管一、能力目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)常用的晶閘管器件。2.能解釋具體的晶閘管型號(hào)。3.會(huì)選用和檢測(cè)晶閘管。二、使用材料及工具不同外形的晶閘管、200Ω可調(diào)電阻、導(dǎo)線、開關(guān)、指示燈、1.5V和6V直流電源（乾電池或穩(wěn)壓電源均可）、萬(wàn)用表等。第一節(jié)認(rèn)識(shí)晶閘管三、專案要求1.認(rèn)識(shí)晶閘管外形結(jié)構(gòu)認(rèn)真觀察所給的晶閘管外型結(jié)構(gòu)，並找出晶閘管的三個(gè)端子,即陽(yáng)極A、陰極K、控制極G。各種不同外型的晶閘管外型如圖1-1所示。（a） （b）（c）（d）第一節(jié)認(rèn)識(shí)晶閘管2.解釋晶閘管的型號(hào)以Kp系列晶閘管為例，晶閘管的型號(hào)意義如圖1-2所示。圖1-2晶閘管型號(hào)解釋（e）（f）（g）圖1-1晶閘管的外型第一節(jié)認(rèn)識(shí)晶閘管3.檢測(cè)晶閘管（1）判別晶閘管電極方法一：根據(jù)晶閘管的封裝形式來(lái)判斷各電極。平板形普通晶閘管的引出線端為門極G，平面端為陽(yáng)極A，另一端為陰極K；螺栓形普通晶閘管的螺栓一端為陽(yáng)極A，較細(xì)的引出線端為門極G，較粗的引出線端為陰極K。如圖1-1（e）、（f）、（g）所示。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體方法二：用萬(wàn)用表R×1kΩ擋測(cè)量晶閘管任意兩管腳間的電阻，如果其中有一管腳對(duì)另外兩管腳的電阻均很大，在幾百千歐以上，則該管腳為陽(yáng)極A；再用萬(wàn)用表R×10Ω擋測(cè)另外兩管腳間的電阻，應(yīng)為幾十歐到幾百歐，得到正反不同的電阻值，電阻小時(shí)黑表筆所接的管腳為控制極G（又叫門極），紅表筆所接的管腳為陰極K。首先設(shè)晶閘管的三管腳為1、2、3，用萬(wàn)用表的R×1kΩ擋測(cè)晶閘管任意兩管腳間的電阻，記入表1-1。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體當(dāng)測(cè)得某一管腳對(duì)另外兩管腳的正、反向電阻值均在幾百千歐以上，則該管腳為

極。再用萬(wàn)用表R×10Ω擋測(cè)剩下的兩管腳間的正、反向電阻，電阻小的一次，黑表筆接的管腳為

極，紅表筆接的管腳為

極。R12（kΩ）R21（kΩ）R23（kΩ）R32（kΩ）R13（kΩ）R31（kΩ）

表1-1晶閘管任意兩管腳間的電阻值第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體（2）判斷晶閘管的好壞請(qǐng)判斷所給晶閘管的好與壞，具體判斷方法如下：將萬(wàn)用表置於R×1kΩ擋，測(cè)量陽(yáng)極A與陰極K之間的正反向電阻，正常時(shí)其電阻值都應(yīng)在幾百千歐以上，如果測(cè)得的電阻值很小或?yàn)榱悖瑒t陽(yáng)極A與陰極K之間短路；用萬(wàn)用表R×10Ω擋測(cè)門極G與陰極K之間正反向電阻，正常時(shí)應(yīng)為數(shù)十歐到數(shù)百歐，反向電阻較正向電阻略大，如測(cè)得的正反向電阻值都很大，則門極G與陰極K之間斷路，如測(cè)得的阻值都很小或?yàn)榱悖瑒t門極G與陰極K之間短路。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體用萬(wàn)用表R×1kΩ擋測(cè)A-K間的正、反向電阻，R×10Ω擋測(cè)G-K間的正、反向電阻，記入表1-2。RAK（kΩ）RKA（kΩ）RGK（Ω）RKG（Ω）

表1-2晶閘管A-K、G-K間的正、反向電阻值當(dāng)A-K間的正、反向電阻值均在

以上時(shí)，則A-K間是正常的；如果測(cè)得電阻值均很小或?yàn)榱悖瑒tA-K間

。當(dāng)K-G間的正、反向電阻值為

時(shí)，則K-G間是正常的；如果測(cè)得K-G間的正、反向電阻值均很小或?yàn)榱悖瑒tK-G間

；如果測(cè)得K-G間的正、反向電阻值均很大，則K-G間

。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體注：在測(cè)量門極G與陰極K之間的電阻值時(shí)，不允許使用R×10kΩ擋，以免表內(nèi)高壓電池?fù)舸╅T極G的PN結(jié)，損壞晶閘管。（3）觸發(fā)能力的檢測(cè)方法一：對(duì)於小功率（工作電流為5A以下）的普通晶閘管，可用萬(wàn)用表R×1kΩ擋測(cè)量。測(cè)量時(shí)黑表筆接陽(yáng)極A，紅表筆接陰極K，此時(shí)錶針不動(dòng)，顯示阻值為無(wú)窮大（∞）。用鑷子或?qū)Ь€將晶閘管的陽(yáng)極A與門極短路,如圖1-3（a）所示，相當(dāng)於給G極加上正向觸發(fā)電壓，此時(shí)若電阻值為幾歐姆至幾十歐姆（具體阻值根據(jù)晶閘管的型號(hào)不同會(huì)有所差異），則表明晶閘管因正向觸發(fā)而導(dǎo)通。再斷開A極與G極的連接（A極、K極上的表筆不動(dòng)，只將G極的觸發(fā)電壓斷掉），若錶針指示值仍保持在幾歐姆至幾十歐姆的位置不動(dòng)，則說(shuō)明此晶閘管的觸發(fā)性能良好。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體對(duì)於工作電流在5A以上的中、大功率普通晶閘管，檢測(cè)時(shí)可在黑表筆端串接一只200Ω可調(diào)電阻和一組乾電池，重複上述步驟即可檢測(cè)出中、大功率普通晶閘管的觸發(fā)能力，如圖1-3（b）所示。（a）（b）圖1-3普通晶閘管觸發(fā)能力的測(cè)試第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體方法二：如圖1-4所示測(cè)試電路測(cè)試普通晶閘管的觸發(fā)能力。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，晶閘管VT處?kù)蹲钄酄顟B(tài)，指示燈HL不亮（若此時(shí)HL亮，則是VT擊穿或漏電損壞）。合上開關(guān)S後（使電路接通一下，為晶閘管VT的門極G提供觸發(fā)電壓），若指示燈HL一直亮著，則表明晶閘管的觸發(fā)能力良好；若指示燈亮度偏低，則表明晶閘管的性能不良、導(dǎo)通壓降大（正常時(shí)導(dǎo)通壓降為1V左右）。若開關(guān)S接通時(shí)，指示燈亮，而開關(guān)S斷開時(shí)，指示燈熄滅，則說(shuō)明晶閘管已損壞，觸發(fā)性能不良。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體圖1-4普通晶閘管的測(cè)試電路第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體按圖1-4所示進(jìn)行電路接線，斷開、合上開關(guān)S，觀察指示燈狀態(tài)，根據(jù)指示燈狀態(tài)判斷晶閘管觸發(fā)能力，記入表1-3。開關(guān)（S）狀態(tài)指示燈狀態(tài)觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)斷開

閉合

先閉合，後斷開

表1-3開關(guān)、指示燈狀態(tài)與觸發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)

四、工藝要求1.元器件和儀器的擺放規(guī)範(fàn)。2.正確使用萬(wàn)用表，按要求選擇擋位。3.電路接線要規(guī)範(fàn)、美觀、佈線合理。五、學(xué)習(xí)形式由學(xué)生先預(yù)習(xí)專案要求，然後一人或兩人一組按專案要求依次做，教師全場(chǎng)巡視，個(gè)別輔導(dǎo)，最後由教師集中講解。六、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)1.通過晶閘管的封裝外型能判斷出其陽(yáng)極A，陰極K和控制極G。2.能用萬(wàn)用表判斷出普通晶閘管的陽(yáng)極A，陰極K和控制極G。3.能判斷出晶閘管的好壞及觸發(fā)能力。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體七、原理說(shuō)明1.普通晶閘管晶閘管是矽晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，俗稱可控矽，它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路中用文字符號(hào)V或VT表示（舊標(biāo)準(zhǔn)用“SCR”表示）。包括普通晶閘管、雙向晶閘管，門極關(guān)斷晶閘管，逆導(dǎo)晶閘管、光控晶閘管、溫控晶閘管、快速晶閘管等幾種類型。它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長(zhǎng)、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用於可控整流、調(diào)壓、逆變以及無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)等各種自動(dòng)控制，非同步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速和大功率的電能轉(zhuǎn)換等場(chǎng)合。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體（1）普通晶閘管的基本結(jié)構(gòu)普通晶閘管是由PNPN四層半導(dǎo)體材料組成的三端半導(dǎo)體器件，有三個(gè)PN結(jié)，對(duì)外有三個(gè)電極，第一層P型半導(dǎo)體引出的電極叫陽(yáng)極A，第三層P型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K,如圖1-5（a）所示，晶閘管的圖形符號(hào)如圖1-5（b）所示J1J2J3（a）結(jié)構(gòu)（b）圖形符號(hào)圖1-5普通晶閘管的結(jié)構(gòu)與圖形符號(hào)第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體（2）普通晶閘管的工作原理普通晶閘管的陽(yáng)極A與陰極K之間具有單向?qū)щ姷男阅?。?dāng)晶閘管反向連接（即A極接電源負(fù)端，K極接電源正端）時(shí)，無(wú)論門極G所加電壓是什麼極性，晶閘管均處?kù)蹲钄酄顟B(tài)。當(dāng)晶閘管正向連接（即A極接電源正端，K極接電源負(fù)端）時(shí)，若門極G所加觸發(fā)電壓為負(fù)時(shí)，則晶閘管也不導(dǎo)通，只有其門極G加上適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓時(shí)，晶閘管才能由阻斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，晶閘管陽(yáng)極A極與陰極K極之間呈低阻導(dǎo)通狀態(tài)，陽(yáng)極A和陰極K極之間壓降約為1V。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體普通晶閘管受觸發(fā)導(dǎo)通後，其門極G即使失去觸發(fā)電壓，只要陽(yáng)極A和陰極K之間仍保持正向電壓，晶閘管將維持低阻導(dǎo)通狀態(tài)，即晶閘管導(dǎo)通後門極G失去控制作用。只有去掉陽(yáng)極正向電壓，或者給陽(yáng)極加反向電壓，或者降低正向陽(yáng)極電壓，這樣就使通過晶閘管的陽(yáng)極電流降低到維持電流以下，普通晶閘管才由低阻導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為高阻阻斷狀態(tài)，即晶閘管關(guān)斷狀態(tài)。普通晶閘管一旦阻斷，即使其陽(yáng)極A與陰極K之間又重新加上正向電壓，仍需在門極G和陰極K之間重新加上正向觸發(fā)電壓後方可導(dǎo)通。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體由以上分析得出如下結(jié)論：①晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處?kù)蛾P(guān)斷狀態(tài)。②晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。③晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽(yáng)極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通後，門極失去控制作用。

④晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近於零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。

普通晶閘管的導(dǎo)通與阻斷狀態(tài)相當(dāng)於開關(guān)的閉合和斷開狀態(tài)，可用它作為可控整流器的器件。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體（3）晶閘管的主要參數(shù)①斷態(tài)重複峰值電壓UDRM

指在門極開路而器件的結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重複加在器件上的正向峰值電壓。若加在管子上的電壓大於UDRM，管子可能會(huì)失控而自行導(dǎo)通。②反向重複峰值電壓URRM

指門極開路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重複加在器件上的反向峰值電壓。當(dāng)加在管子上反向電壓大於URRM時(shí)，管子可能會(huì)被擊穿而損壞。通常把UDRM和URRM中較小的那個(gè)數(shù)值標(biāo)作晶閘管型號(hào)上的額定電壓。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體③額定正向平均電流IT

其定義和二極體的額定整流電流意義相同，是指在規(guī)定環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下晶閘管正常工作時(shí)A極和K極間所允許通過電流的平均值。要注意的是若晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間遠(yuǎn)小於正弦波的半個(gè)週期，即使IT值沒超過額定值，但峰值電流將非常大，可能超過管子所能提供的極限。④正向平均管壓降UF

正向平均管壓降UF也稱通態(tài)平均電壓UT，指在規(guī)定的工作溫度條件下，使晶閘管導(dǎo)通的正弦波半個(gè)週期內(nèi)UAK的平均值，一般為0.4～1.2V。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體⑤維持電流IH

指在常溫門極開路時(shí)，晶閘管從較大的通態(tài)電流降到剛好能維持通態(tài)所需要的最小通態(tài)電流。一般IH值從幾十到幾百毫安培，視晶閘管電流容量大小而定。⑥門極觸發(fā)電流IGT

指在規(guī)定環(huán)境溫度和晶閘管A極、K極之間為一定值電壓的條件下，使晶閘管從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通常狀態(tài)所需要的最小門極直流電流。常溫下，使晶閘管能完全導(dǎo)通所需的門極電流，一般為毫安培級(jí)。⑦門極觸發(fā)電壓UGT

指在規(guī)定環(huán)境溫度和晶閘管A極、K極之間為一定值正向電壓的條件下，使晶閘管從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通常狀態(tài)所需要的最小門極直流電壓。產(chǎn)生門極觸發(fā)電流所必須的最小門極電壓，一般為1.5V左右。第一節(jié)認(rèn)識(shí)電晶體（4）晶閘管的選擇①晶閘管額定電壓的選擇晶閘管實(shí)際工作時(shí)承受的正常峰值電壓應(yīng)低於正、反向重複峰值電壓UDRM和URRM，並留有2～３倍的額定電壓值的餘量，還應(yīng)有可靠的過電壓保護(hù)措施。②晶閘管額定電流的選擇晶閘管實(shí)際工作通過的最大平均電流應(yīng)低於額定通態(tài)平均電流IT，並應(yīng)根據(jù)電流波形的變化進(jìn)行相應(yīng)換算，還應(yīng)有1.5～2倍的餘量及過電流保護(hù)措施。③關(guān)於門極觸發(fā)電壓和電流的選擇晶閘管實(shí)際觸發(fā)電壓和電流應(yīng)大於晶閘管參數(shù)UGT和IGT，以保證晶閘管可靠地被觸發(fā)，但也不能超過允許的極限值。第二節(jié)其他變流新器件（*）一、能力目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)其他變流新器件。2.能解釋具體的變流新器件的型號(hào)。3.會(huì)檢測(cè)門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）。二、使用材料及工具新型的變流器件（如GTO，BJT，MOSFET，IGBT，IPM等）、一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)、3V和6V直流電源（乾電池或穩(wěn)壓直流電源均可）、導(dǎo)線、指示燈、47Ω可調(diào)電阻、萬(wàn)用表等。第二節(jié)其他變流新器件（*）三、專案要求1.認(rèn)識(shí)各種新型的變流器件的外形結(jié)構(gòu)認(rèn)真觀察所給的新型的變流器件（如GTO、BJT、MOSFET、IGBT、IPM等）外形結(jié)構(gòu)。各種新型的變流器件的外形圖如圖2-1所示。（a）IJBT（b）GTO（c）GTO（d）IPM（e）MOSFET圖2-1新型的變流器件外形圖第二節(jié)其他變流新器件（*）2.解釋新型變流器件的型號(hào)以富士IPM模組為例，如圖2-2所示解釋新型變流器件的型號(hào)。7

MBP

50

RT

A

060-01

機(jī)型的序列號(hào) 耐壓060：600V120:1200V

系列的序列號(hào) 系列名R:R-IPMRT:R-IPM3TE:EconoIPM

變頻器額定電流50：50A

表示IGBT-IPM

主元件數(shù)7：制動(dòng)電路內(nèi)置6：無(wú)制動(dòng)電路圖2-2新型變流器件的型號(hào)解釋第二節(jié)其他變流新器件（*）3.檢測(cè)門極可關(guān)斷晶閘管GTO（1）判別GTO的各電極GTO三個(gè)電極判斷方法與專案1普通晶閘管的電極判斷方法相同。即用萬(wàn)用表的R×100Ω擋，測(cè)任意兩腳間的電阻，僅當(dāng)黑表筆接門極G，紅表筆接陰極K時(shí)，電阻呈低阻值，對(duì)其他情況電阻值均為無(wú)窮大。由此可以判斷門極G和陰極K，剩下的就是陽(yáng)極A。首先設(shè)GTO的三個(gè)管腳為1、2、3，然後測(cè)任意兩管腳間的電阻計(jì)入表2-1。第二節(jié)其他變流新器件（*）由測(cè)量結(jié)果可以判斷出GTO的各電極，即管腳1為

極，管腳2為

極，管腳為

極。R12（Ω）R21（Ω）R23（Ω）R32（Ω）R13（Ω）R31（Ω）

表2-1GTO任意兩管腳間的電阻值第二節(jié)其他變流新器件（*）（2）檢測(cè)GTO的觸發(fā)能力和關(guān)斷能力電路如圖2-3所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，GTO不導(dǎo)通，指示燈不亮。將開關(guān)S的K1觸點(diǎn)接通時(shí)，為G極加上正向觸發(fā)信號(hào)，指示燈亮，說(shuō)明GTO已被觸發(fā)導(dǎo)通，若將S從K1斷開，指示燈維持發(fā)光，則說(shuō)明GTO的觸發(fā)能力正常。若將開關(guān)S的K2觸點(diǎn)接通，為G極加上反向觸發(fā)信號(hào)，指示燈熄滅，則說(shuō)明GTO的關(guān)斷能力正常。第二節(jié)其他變流新器件（*）圖2-3GTO的觸發(fā)、關(guān)斷能力判斷電路第二節(jié)其他變流新器件（*）按圖2-3所示電路接線，開關(guān)S指示燈的狀態(tài)及GTO的觸發(fā)、關(guān)斷能力判斷結(jié)果記入表2-2。開關(guān)（S）狀態(tài)指示燈觸發(fā)和關(guān)斷情況斷開

S接通觸點(diǎn)K1

S從K1斷開

S接通觸點(diǎn)K2

表2-2GTO的觸發(fā)能力與關(guān)斷能力的檢測(cè)結(jié)果第二節(jié)其他變流新器件（*）四、工藝要求1.元器件和儀器的擺放要規(guī)範(fàn)。2.正確使用萬(wàn)用表，按要求選擇擋位。3.電路接線規(guī)範(fàn)、合理、美觀、整齊。五、學(xué)習(xí)形式可兩人一組或多人一組先預(yù)習(xí)專案要求，然後依照專案要求由學(xué)生先做，教師全場(chǎng)巡視，個(gè)別輔導(dǎo)，最後教師集中講解。六、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)1.能根據(jù)元器件的銘牌型號(hào)判斷出器件的類型。2.能用萬(wàn)用表判斷GTO的各電極。3.能通過開關(guān)S的狀態(tài)，指示燈的狀態(tài)判斷出GTO的觸發(fā)能力和關(guān)斷能力。第二節(jié)其他變流新器件（*）七、原理說(shuō)明1.門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）門極可關(guān)斷晶閘管GTO（GateTurn-OffThyristor）亦稱門控晶閘管。其主要特點(diǎn)為當(dāng)門極加正向觸發(fā)信號(hào)時(shí)晶閘管能就能導(dǎo)通，當(dāng)門極加負(fù)向觸發(fā)信號(hào)時(shí)晶閘管能自行關(guān)斷。可關(guān)斷晶閘管也屬於PNPN四層三端器件，其結(jié)構(gòu)及等效電路和普通晶閘管相同，只是採(cǎi)取了特殊的工藝，使管子導(dǎo)通後，內(nèi)部?jī)蓚€(gè)等效電晶體的放大倍數(shù)一直保持近似於1，使管子工作在接近臨界飽和狀態(tài)。門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）的圖形符號(hào)如圖2-4所示。第二節(jié)其他變流新器件（*）門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有主電路組件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積變小，成本低，不需要強(qiáng)迫換流裝置，開關(guān)損耗小，雜訊小，容易實(shí)現(xiàn)PWM脈寬調(diào)製控制和自關(guān)斷能力（在門極上加一個(gè)適當(dāng)?shù)呢?fù)電壓，則能使管子關(guān)斷）等優(yōu)點(diǎn)，使用方便，是理想的高壓、大電流開關(guān)器件。GTO的容量及使用壽命均超過巨型電晶體（GTR）,目前GTO已達(dá)到3000A、4500V的容量。大功率可關(guān)斷晶閘管已廣泛用於斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源等領(lǐng)域，正逐漸取代普通晶閘管。圖2-4門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）的圖形符號(hào)第二節(jié)其他變流新器件（*）2.功率電晶體（GTR）功率電晶體GTR（BJT）又稱為巨型電晶體，是一種耐高壓、大電流的雙極型電晶體，一般為模組化，內(nèi)部為二極或三極達(dá)林頓結(jié)構(gòu)。該器件與GTO一樣都是電流控制型器件，因而所需驅(qū)動(dòng)功率較大，但其開關(guān)頻率要高於GTO，它即保留了電晶體的基本特性，又?jǐn)U大了容量，是形成其他多種電流控制性器件的基礎(chǔ)。利用功率晶閘管GTR組成的換流電路具有開關(guān)速度快，飽和降壓低，功耗小，安全工作區(qū)寬和自關(guān)斷能力（切斷基極電流即可切斷集電極電流）等特點(diǎn)。將兩個(gè)以上的GTR電晶體及其他換流電路所需的元器件集成在一起構(gòu)成模組型電力電晶體，該類模組的三個(gè)電極與散熱片隔離，使得散熱更容易更均勻，結(jié)構(gòu)更趨於小型化。這類模組型電力電晶體廣泛用於中小容量的PWM通用變頻器或UPS電源等場(chǎng)合。但缺點(diǎn)是開關(guān)頻率低，最高為2KHz左右，因而以GTR為逆變器件的變頻器的載波頻率也較低，電動(dòng)機(jī)有較大的電磁雜訊，目前大多被絕緣柵雙極電晶體（IGBT）和功率場(chǎng)效應(yīng)管（PowerMOSFET）所取代。第二節(jié)其他變流新器件（*）3.功率場(chǎng)效應(yīng)電晶體（MOSFET）功率場(chǎng)效應(yīng)電晶體（MOSFET）是電壓控制型電力電子開關(guān)器件，與雙極型電晶體不同，其門極控制信號(hào)是電壓而不是電流。它有三個(gè)管腳，分別表示為柵極G、源極S、漏極D。功率場(chǎng)效應(yīng)電晶體（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor）即金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管，英文縮寫為MOSFET，屬於絕緣柵型。其主要特點(diǎn)是在金屬柵極與溝道之間有一層二氧化矽絕緣層，因此具有很高的輸入電阻。功率場(chǎng)效應(yīng)電晶體MOSFET有N溝道和P溝道兩種,通常是將襯底（基板）與源極S接在一起。N溝道功率MOSFET類似於NPN型電晶體，當(dāng)柵極G與源極S間輸入正向電壓時(shí)，漏極D至源極S之間導(dǎo)通。P溝道功率MOSFET類似於PNP型電晶體，當(dāng)柵極G與源極S間輸入反向電壓時(shí)，漏極D至源極S之間導(dǎo)通。功率場(chǎng)效電晶體MOSFET的圖形符號(hào)如圖2-5所示。第二節(jié)其他變流新器件（*）功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）是新型的功率開關(guān)器件，它繼承了傳統(tǒng)的MOSFET的特點(diǎn)，又吸收了功率電晶體（GTR）的特點(diǎn)。因而具有開關(guān)速度高，驅(qū)動(dòng)功率小，安全工作區(qū)域?qū)?，超載能力強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，並聯(lián)容易等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的重視，廣泛應(yīng)用於高頻電源變換、電機(jī)調(diào)速、高頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域.。（a）N溝道（b）P溝道圖2-5功率場(chǎng)效應(yīng)電晶體MOSFET的圖形符號(hào)第二節(jié)其他變流新器件（*）4.絕緣柵極電晶體（IGBT）絕緣柵極電晶體IGBT是MOSFET和BJT（GTR）相結(jié)合的一種新型複合器件。其主體部分與電晶體相似，也有集電極C和發(fā)射極E；而驅(qū)動(dòng)部分與絕緣柵極場(chǎng)效應(yīng)管相似，引出柵極G，圖形符號(hào)如圖2-6所示。絕緣柵極電晶體IGBT集MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn)於一身，它採(cǎi)用電壓控制，在大電流狀態(tài)下工作時(shí)，導(dǎo)通內(nèi)阻較低，管壓降小，對(duì)溫度不敏感，具有開關(guān)速度快，通態(tài)電壓低，可靠性高，功率大，輸入阻抗高，耐壓高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，保護(hù)容易等特點(diǎn)。其中輸入阻抗高是場(chǎng)控制器MOSFET的特性；通態(tài)電壓低是BJT（GTR）的特性?；督^緣柵極電晶體IGBT的上述優(yōu)點(diǎn)，使它用於通用變頻器比BJT（GTR）有更大的吸引力，有更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，目前已成為通用變頻器大功率開關(guān)電源，逆變器等電力電子裝置的理想功率器件。第二節(jié)其他變流新器件（*）5.智能功率模組（IPM）智能功率模組IPM（IntelligentPowerModule）一般使用IGBT作為功率開關(guān)元件，不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，而且還內(nèi)藏有過電壓，過電流和過熱等故障檢測(cè)電路，即使發(fā)生負(fù)載事故或使用不當(dāng)，也可以使IPM自身不受損壞，並可將檢測(cè)信號(hào)送到CPU。它的智能化主要表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)控制功能，保護(hù)功能和介面功能等三方面。IPM模組採(cǎi)用陶瓷絕緣結(jié)構(gòu)，可以直接安裝在散熱器上，散熱效果好。輸入、輸出端子並排成一列，間距為標(biāo)準(zhǔn)的2.54mm，用一個(gè)通用插件即可連接，利用導(dǎo)針便可插入印製電路板的插頭中。直流輸入端（P、N）、制動(dòng)單元輸出端（P、B）及通用變頻器輸出端（U、V、W）等各端子安排得緊湊、合理，全部接線採(cǎi)用插件或螺釘，裝拆方便。因而IPM模組具有抗干擾能力強(qiáng)，不易損壞，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，模組壓降小，可靠性高，開關(guān)速度快，低功耗，效率高，節(jié)電效果好，無(wú)須採(cǎi)取防靜電措施等優(yōu)點(diǎn)。第二節(jié)其他變流新器件（*）IPM除了在工業(yè)變頻器中被大量採(cǎi)用之後，經(jīng)濟(jì)型的IPM在近年內(nèi)也開始在一些民用品如家用空調(diào)變頻器，冰箱變頻器、洗衣機(jī)變頻器中得到應(yīng)用。IPM仍在向更高的水準(zhǔn)發(fā)展，使其應(yīng)用範(fàn)圍更為廣泛，從非同步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速、驅(qū)動(dòng)裝置到不停電電源裝置、SVG裝置等，可以說(shuō)凡是涉及到大功率開關(guān)器件、電力變換等場(chǎng)合，只要容量允許，都可以應(yīng)用它。圖2-6絕緣柵極電晶體（IGBT）的圖形符號(hào)第三節(jié)單相可控整流電路一、能力目標(biāo)1.晶閘管單相半控橋整流方法。2.熟悉晶閘管單相全控橋整流方法。3.掌握整流輸出電壓波形的繪製。二、使用材料及工具單相半控橋式整流電路底板、單結(jié)管整觸發(fā)電路底板、單相自耦調(diào)壓器（3kvA）、滑線變阻器（200Ω1A）、電抗器、直流電流表、雙蹤示波器、直流電源（100V）、直流電動(dòng)機(jī)等。第二節(jié)其他變流新器件（*）第三節(jié)單相可控整流電路三、專案要求晶閘管單相半控整流電路如圖3-1所示。它由可控整流主電路和單結(jié)管觸發(fā)電路兩部組成。按圖3-1進(jìn)行接線，依下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖3-1晶閘管單相半控整流電路第三節(jié)單相可控整流電路1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路斷開負(fù)載，接通電源開關(guān)，用示波器依次觀察並記錄鋸齒波電壓uG1、uG2。記錄波形時(shí)，注意各波形間對(duì)應(yīng)關(guān)係，並標(biāo)出電壓幅度及波形。改變移相電位器R*阻值，觀察電壓uG1、uG2波形的變化及移相範(fàn)圍，並將數(shù)據(jù)記錄在表3-1中。uG1幅值uG2幅值uG1波形uG2波形移相範(fàn)圍

表3-1觸發(fā)脈衝第三節(jié)單相可控整流電路2.電阻負(fù)載的實(shí)驗(yàn)斷開電源開關(guān)，在主電路接上電阻負(fù)載，合上電源開關(guān)，用示波器記錄在不同α角時(shí)，負(fù)載兩端電壓ud，TR的二次側(cè)電壓u2幅值及波形，ud、uVT、uVD1的波形，測(cè)量相應(yīng)電源電壓u2和負(fù)載電壓ud的數(shù)值，記錄於表3-2中。

α30°60°90°120°150°u2

ud（記錄值）

ud/u2

ud（計(jì)算值）

表3-2不同控制角α下各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第三節(jié)單相可控整流電路比較ud/u2和0.9（1+cosα）/2的大小，結(jié)論是_______________________________________________________________________________。在圖3-2中繪製ud、id波形。圖3-2電阻負(fù)載ud、id波形第三節(jié)單相可控整流電路3.電阻電感負(fù)載的實(shí)驗(yàn)斷開電源，Q1斷開，接上電阻電感負(fù)載，改變R大小，用示波器觀察不並聯(lián)續(xù)流二極體VD情況下，不同控制角α情況下的負(fù)載電壓和電流ud、id波形。並在圖3-3（a）上繪製Ud、id波形。圖3-3電阻電感負(fù)載ud、id波形第三節(jié)單相可控整流電路突然切斷觸發(fā)脈衝電路時(shí)，觀察ud的波形，會(huì)發(fā)現(xiàn)_______________現(xiàn)象。在晶閘管無(wú)觸發(fā)脈衝時(shí)，ud應(yīng)該為零，實(shí)際上負(fù)載ud為半波電壓。這種現(xiàn)象稱為失控，是不允許的。閉合Q1，改變R大小，用示波器觀察並聯(lián)續(xù)流二極體VD情況下，不同控制角α情況下的負(fù)載電壓和電流ud、id波形。並記錄在圖3-3（b）中。突然切斷觸發(fā)脈衝電路時(shí)，觀察ud的波形，失控現(xiàn)象是否存在。續(xù)流二極體VD的作用是____________。第三節(jié)單相可控整流電路4.直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載的實(shí)驗(yàn)接上電動(dòng)機(jī)負(fù)載，同時(shí)將觸發(fā)電路給定電壓uC調(diào)到零位。合上主電路電源，調(diào)節(jié)uC使ud由零逐漸上升到額定值，電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)。用示波器觀察並記錄不同α角時(shí)，輸出電壓ud、id波形，並繪製在圖3-4中。圖3-4直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載ud、id波形第三節(jié)單相可控整流電路四、工藝要求1.接線符合規(guī)範(fàn)，續(xù)流二極體VD不能接反。2.注意開關(guān)通斷順序。3.保證儀器儀錶的正確使用和用電的安全。五、學(xué)習(xí)形式本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)形式建議以小組的形式進(jìn)行，為保證每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手能力，每組以2～4人為宜。指導(dǎo)教師採(cǎi)用集體的形式進(jìn)行對(duì)電路組成作簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行示範(fàn)教學(xué),提醒實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。學(xué)生動(dòng)手之前時(shí)，應(yīng)閱讀圖紙，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。指導(dǎo)教師在各組巡視、輔導(dǎo)，並可對(duì)個(gè)別學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)提問。通過本實(shí)踐訓(xùn)練，著重培養(yǎng)學(xué)生的操作水準(zhǔn)和分析問題的能力、培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、與人相處的能力和一定的語(yǔ)言表達(dá)能力。第三節(jié)單相可控整流電路六、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)1.準(zhǔn)確畫出實(shí)驗(yàn)中記錄的波形（注意各波形間對(duì)應(yīng)關(guān)係），並進(jìn)行討論。2.能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)uL=ud/u2與理論計(jì)算數(shù)據(jù)0.9（1+cosα）/2進(jìn)行比較，並分析產(chǎn)生誤差原因。七、原理說(shuō)明1.單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路如圖3-5所示，設(shè)u2=U2sin（ωt）。其工作原理是：正半周：0＜t＜t1，ug=0，VT1正向阻斷，id=0,ud=0；t=t1時(shí),加入ug脈衝，VT1導(dǎo)通，忽略其正向壓降，ud=u2,id=ud/Rd。第三節(jié)單相可控整流電路負(fù)半周：π≤t＜2π當(dāng)u2自然過零時(shí)，VT1由於承受反壓自行關(guān)斷,ud=0,id=0。注：從0到t1的電度角為α，叫控制角。從t1到π的電度角為θ，叫導(dǎo)通角，顯然α+θ=π。當(dāng)α=0，θ=180度時(shí)，可控矽全導(dǎo)通，與不可控整流一樣，當(dāng)α=180度，θ=0度時(shí)，可控矽全關(guān)斷，輸出電壓為零。改變控制角α的大小，可改變ud大小。ud波形為非正弦波，其波形如圖3-5所示，從圖可知改變?chǔ)恋拇笮。瑄d波形在變化，其平均值也在變化，其平均值（直流電壓）為：

Ud=第三節(jié)單相可控整流電路圖3-5單相半波可控整流第三節(jié)單相可控整流電路2.單相橋式半控整流電路（1）電阻負(fù)載電路與波形如圖3-6所示。VT1、VT2的陰極接在一起稱共陰極連接。即使觸發(fā)脈衝Ug1、Ug2同時(shí)觸發(fā)兩管時(shí)，只能使陽(yáng)極電位高的管子導(dǎo)通，導(dǎo)通後使另一管子承受反壓而截止。二極體VD1、VD2為共陽(yáng)極連接，總是陰極電位低的管子導(dǎo)通。其工作原理是：圖3-6單相橋式半控整流第三節(jié)單相可控整流電路正半周：t1時(shí)刻加入U(xiǎn)g1，VT1，VD2導(dǎo)通，電流經(jīng)VT1→Rd→VD2路徑形成電流通路。uVT1=0,ud=u2,uVT2=-u2。u2過零時(shí)，VT1自行關(guān)斷。負(fù)半周：t2時(shí)刻加入ug2，VT2導(dǎo)通，電流經(jīng)VT2→Rd→VD1路徑形成電流通路。uVT2=0,ud=-u2,uVT1=u2。u2過零時(shí),VT2自行關(guān)斷。ud為非正弦波，其幅值為半波整流的兩倍，所以Rd上的直流電壓ud為：第三節(jié)單相可控整流電路（2）大電感整流電路電機(jī)電器的電磁線圈、帶電感濾波的電阻負(fù)載等均屬於電感性負(fù)載。當(dāng)輸出端串接的電感Ld足夠大，使負(fù)載電流波形為一水準(zhǔn)直線時(shí)，這種負(fù)載通常稱大電感負(fù)載。圖3-7電阻電感負(fù)載第三節(jié)單相可控整流電路以圖3-6半波整流電路為例，接上圖3-7（a）負(fù)載，在t1<ωt<π時(shí)，VT1、VD2導(dǎo)通。當(dāng)u2電壓下降到零並開始變負(fù)時(shí)，由於電感感生電動(dòng)勢(shì)的作用，使電流不能為零，該電流維持VT1的導(dǎo)通，此時(shí)2點(diǎn)的電位比1點(diǎn)高，VD1導(dǎo)通。電流經(jīng)VT1，VD1形成回路。在t2

時(shí)刻觸發(fā)VT2，VT2導(dǎo)通。同時(shí)2點(diǎn)的電位比1點(diǎn)高，VD1導(dǎo)通。電流經(jīng)VT2，VD1形成回路。這種電路的特點(diǎn)是：晶閘管在觸發(fā)時(shí)刻換流，二極體在電源過零時(shí)換流。流過晶閘管和二極體的電流都是寬度為1800的方波且與α無(wú)關(guān)。第三節(jié)單相可控整流電路這種電路看起來(lái)是可以工作的，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，當(dāng)突然把控制角α增大到1800或突然切斷觸發(fā)電路時(shí)，會(huì)發(fā)生正在導(dǎo)通的晶閘管一直導(dǎo)通而兩個(gè)二極體輪流導(dǎo)通的失控現(xiàn)象。例如在切斷觸發(fā)電路時(shí)，VT1正在導(dǎo)通，當(dāng)u2變負(fù)時(shí)，由於Ld的作用，使 電流通過VT1、VD1形成續(xù)流。如果Ld中儲(chǔ)存的能量在整個(gè)u2負(fù)半周都沒有釋放完，就使VT1在整個(gè)負(fù)半周都保持導(dǎo)通，當(dāng)u2又進(jìn)入正半周時(shí)VT1又承受正壓繼續(xù)導(dǎo)通，同時(shí)VD1關(guān)斷，VD2導(dǎo)通。因此這種電路在不加觸發(fā)脈衝時(shí)，負(fù)載上仍保留了正弦半波的輸出電壓，這種現(xiàn)象稱失控。在使用時(shí)是不允許的。第三節(jié)單相可控整流電路由於出現(xiàn)失控，所以這種半波橋式整流電路還需加接續(xù)流二極體，如圖3-7（b）所示，由於負(fù)載電流流經(jīng)續(xù)流二極體，使橋路輸出電壓只有1V左右，迫使晶閘管與二極體串聯(lián)電路的電流減小到維持晶閘管導(dǎo)通所需電流以下，使晶閘管關(guān)斷，不會(huì)出現(xiàn)失控情況。3.單相橋式全控整流電路圖3-8單相橋式全控整流電路第三節(jié)單相可控整流電路單相全控橋式整流電路如圖3-8所示，電阻負(fù)載時(shí)，電路工作情況同半波橋式整流電路相同，所不同的是全控橋式整流電路每半周要求同時(shí)觸發(fā)橋路對(duì)角的兩只晶閘管，當(dāng)負(fù)載為電阻電感負(fù)載時(shí)，u2為正時(shí)，同時(shí)ug1觸發(fā)VT1、VT4，VT1、VT4導(dǎo)通，電源電壓加於負(fù)載上，當(dāng)過零為負(fù)時(shí)，由於電感上反電動(dòng)勢(shì)的作用，使VT1、VT4繼續(xù)導(dǎo)通直至ug2觸發(fā)VT2、VT3。負(fù)載電流改由VT2、VT3回路供給。第四節(jié)單相觸發(fā)電路一、能力目標(biāo)1.熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及調(diào)試方法。2.掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試方法。3.掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路控制角α的確定方法。二、使用材料及工具單結(jié)管觸發(fā)電路底板、單相自耦調(diào)壓器（3KVA）、滑線變阻器（200Ω，1A）、直流電流表、雙蹤示波器、直流電源（100V）等。第四節(jié)單相觸發(fā)電路四、專案要求單結(jié)晶體管觸發(fā)電路如圖4-1所示。按圖3-1進(jìn)行接線，依下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖4-1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路第四節(jié)單相觸發(fā)電路1.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試，接通電源開關(guān)，用示波器依次觀察電路中①，②，③，④各點(diǎn)的波形並畫出波形。2.改變R*大小，觀察脈衝G1、G2波形的頻率變化。R*增大時(shí)，脈衝波形頻率變____（大/小）。R*減小時(shí)，脈衝波形頻率變____（大/?。?.改變移相電位器R*阻值，觀察電壓UG1、UG2波形的變化及移相範(fàn)圍，記入表4-1中。UG1幅值UG2幅值移相範(fàn)圍

表4-1控制角的移相範(fàn)圍第四節(jié)單相觸發(fā)電路4.改變移相電位器R*阻值，觀察電壓UG1、UG2波形，並將U2及Ug的波形繪製於圖4-2中，根據(jù)圖確定控制角α的大小。圖4-2

U2及Ug的波形第四節(jié)單相觸發(fā)電路四、工藝要求1.接線符合規(guī)範(fàn)。2.注意開關(guān)通、斷順序。3.保證儀器儀錶的正確使用和用電的安全。五、學(xué)習(xí)形式本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)形式建議以小組的形式進(jìn)行，為保證每名學(xué)生的動(dòng)手能力，每組以2～4人為宜。指導(dǎo)教師採(cǎi)用集體的形式進(jìn)行對(duì)電路組成作簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行示範(fàn)教學(xué),提醒實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。學(xué)生動(dòng)手之前時(shí)，應(yīng)閱讀圖紙，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。指導(dǎo)教師在各組巡視、輔導(dǎo)，並可對(duì)個(gè)別學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)提問。通過本實(shí)踐訓(xùn)練，著重培養(yǎng)學(xué)生的操作水準(zhǔn)和分析問題的能力、培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、與人相處的能力和一定的語(yǔ)言表達(dá)能力。第四節(jié)單相觸發(fā)電路六、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)1.準(zhǔn)確畫出實(shí)驗(yàn)中記錄的波形（注意各波形間對(duì)應(yīng)關(guān)係），並進(jìn)行討論。2.能夠確定影響觸發(fā)脈衝的頻率和寬度的因素。3.能夠改變觸發(fā)脈衝控制角，確定觸發(fā)脈衝控制角大小。七、原理說(shuō)明1.對(duì)觸發(fā)電路的要求觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率，為使電路在各種可能工作條件下都能觸發(fā)，觸發(fā)電路送出的觸發(fā)電壓和電流必須大於元件門極規(guī)定的觸發(fā)電壓和電流的最大值並留有足夠的餘量。第四節(jié)單相觸發(fā)電路觸發(fā)脈衝應(yīng)有一定的寬度，脈衝前沿盡可能的陡。以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通後，陽(yáng)極電流迅速上升而維持導(dǎo)通。觸發(fā)脈衝必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同步，脈衝移相範(fàn)圍必須滿足電路的要求。2.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路由單結(jié)晶體管組成的觸發(fā)電路，具有簡(jiǎn)單、可靠、觸發(fā)脈衝前沿陡、抗干擾能力強(qiáng)以及溫度補(bǔ)償性能好等優(yōu)點(diǎn)。在單相與要求不高的三相晶閘管裝置中得到廣泛應(yīng)用。單結(jié)管自激振盪電路如圖4-3所示。第四節(jié)單相觸發(fā)電路圖4-3單結(jié)管自激振盪電路第四節(jié)單相觸發(fā)電路電路工作原理是：電路通電後，單結(jié)晶體管截止，電源通過Re→C對(duì)電容C充電，至單結(jié)管峰值電壓Up時(shí)單結(jié)晶體管飽和導(dǎo)通。電容C通過單結(jié)晶體管→R1放電，至單結(jié)管穀點(diǎn)電壓Uv時(shí)單結(jié)晶體管截止，電容又開始新的一個(gè)週期的充放電。由於電容C充電時(shí)間長(zhǎng)，而放電時(shí)間很短。於是產(chǎn)生Ug觸發(fā)脈衝電壓信號(hào)。其中振盪頻率是：其中：η是單結(jié)晶體管的分壓比。調(diào)節(jié)Re即可改變振盪頻率。Re減小時(shí)，頻率增大，脈衝密又多，Re增大時(shí)，頻率減小，脈衝疏而少。但頻率調(diào)節(jié)有一定範(fàn)圍的。輸出電阻R1的大小影響脈衝的寬度與幅值，若R1太小，放電太快，脈衝太窄，不易觸發(fā)晶閘管；若若R1太大，單結(jié)管未導(dǎo)通時(shí)，由於單結(jié)管的漏電流在R1上產(chǎn)生的壓降過大，可能造成晶閘管的誤導(dǎo)通。通常取50～100Ω第五節(jié)三相可控整流電路一、能力目標(biāo)1.熟悉三相全控橋式整流電路的接線。2.觀察不同負(fù)載電壓、電流的波形。3.熟悉三相整流電路的工作原理。二、使用材料及工具鋸齒波同步觸發(fā)電路板、三相全控橋式整流主電路板、單路及雙路穩(wěn)壓電源、三相整流變壓器，三相同步變壓器，電抗器，雙蹤示波器，萬(wàn)用表，變阻器，相序指示器等。第五節(jié)三相可控整流電路三、專案要求三相全控橋式整流電路如圖5-1所示。它由觸發(fā)電路和主電路組成。按圖5-1進(jìn)行接線，依下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖5-1三相全控橋式整流電路第五節(jié)三相可控整流電路1.熟悉線路的組成，主變壓器接法為D/Y-11，同步變壓器接成____________組別。2.電阻負(fù)載實(shí)驗(yàn)按圖5-1接好線，觸發(fā)電路正常後，調(diào)節(jié)Ub，使Uc=0時(shí)，α=1200。調(diào)節(jié)Uc,將數(shù)據(jù)填入表5-1中，並在圖5-2中繪製Ud波形。αUc大小Ud大小0o

30o

60o

90o

表5-1α改變時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第五節(jié)三相可控整流電路將主變壓器二次側(cè)兩相對(duì)調(diào)，觀察Ud波形，觀察波形是否正常，結(jié)論是___________________。圖5-2三相全控橋式整流α=60o輸出波形第五節(jié)三相可控整流電路3.電感、電阻負(fù)載斷開Q2，換上電感、電阻負(fù)載，調(diào)節(jié)Uc至Uc=0,調(diào)節(jié)Ub,使α=90o。改變Uc大小，在圖5-3中記錄Ud,UVT1波形及負(fù)載電流id波形。圖5-3三相全控橋式整流α=90o輸出波形改變Rd的數(shù)值，觀察id波形脈動(dòng)情況。當(dāng)Rd增加時(shí)，脈動(dòng)情況是_____________________________。第五節(jié)三相可控整流電路四、工藝要求1.接線符合規(guī)範(fàn)，變壓器的相序不能接錯(cuò)，2.先進(jìn)行觸發(fā)電路的測(cè)試，保證各觸發(fā)脈衝相位正確。3.調(diào)整電位器時(shí)注意方向和和幅度的變化不能太大。4.在調(diào)整各鋸齒波波形時(shí)，應(yīng)將示波器Ya、Yb的靈敏度調(diào)至相同。5.閉合Q2前應(yīng)將Uc調(diào)到零，調(diào)Uc時(shí)應(yīng)均勻、平滑。6.保證儀器儀錶的正確使用和用電的安全。第五節(jié)三相可控整流電路五、學(xué)習(xí)形式本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)形式建議以小組的形式進(jìn)行，為保證每名學(xué)生的動(dòng)手能力每組以2～4人為宜。指導(dǎo)教師採(cǎi)用集體的形式進(jìn)行對(duì)電路組成作簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行示範(fàn)教學(xué),提醒實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。學(xué)生動(dòng)手之前時(shí)，應(yīng)閱讀圖紙，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。指導(dǎo)教師在各組巡視、輔導(dǎo)，並可對(duì)個(gè)別組重點(diǎn)指導(dǎo)。通過本實(shí)踐訓(xùn)練，著重培養(yǎng)學(xué)生的操作水準(zhǔn)和分析問題的能力、培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、與人相處的能力和一定的語(yǔ)言表達(dá)能力。第五節(jié)三相可控整流電路六、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)1.電路的連接是否正確。2.實(shí)驗(yàn)步驟是否合理。3.繪製的波形是否正確。七、原理說(shuō)明1.三相半波可控整流電路（1）電阻負(fù)載三相半波可控整流電路電阻負(fù)載如圖5-4所示。第五節(jié)三相可控整流電路圖5-4三相半波可控整流電阻負(fù)載第五節(jié)三相可控整流電路當(dāng)α≤30o時(shí)，ug1在a點(diǎn)後延α角觸發(fā)VT1，VT1導(dǎo)通，VT2、VT3由於承受反壓而截止。由於ug1，ug2，ug3觸發(fā)脈衝相差點(diǎn)120o，在b點(diǎn)，VT2、VT3由於承受反壓而截止，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。直到ug2觸發(fā)VT2，VT2導(dǎo)通後，VT1截止。每個(gè)晶閘管導(dǎo)通120o。ud，

id波形連續(xù)。整流輸出電壓Ud為：

當(dāng)30o<α≤150o時(shí)，ud，

id波形斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小於120o，ud值為：

注：純電阻負(fù)載，α移相範(fàn)圍為0o～150o。第五節(jié)三相可控整流電路當(dāng)觸發(fā)脈衝出現(xiàn)在自然換流點(diǎn)（a,b,c,d,e,f）之前,且觸沖很窄時(shí)，晶閘管受到正壓時(shí)觸發(fā)脈衝已消失，各相間隔輪流導(dǎo)通，使輸出電壓斷續(xù)，這是不允許的，為此必須對(duì)α的最小值實(shí)行限制措施。（2）電感負(fù)載三相半波可控整流電路電感負(fù)載如圖5-5所示。第五節(jié)三相可控整流電路圖5-5三相半波可控整流電感負(fù)載第五節(jié)三相可控整流電路大電感負(fù)載α≤30o時(shí)，ud的波形與純電阻時(shí)相同，當(dāng)α>30o時(shí)VT1導(dǎo)通，當(dāng)uU已過零時(shí)開始變負(fù)時(shí)，由於大電感感生電動(dòng)勢(shì)的作用，VT1繼續(xù)導(dǎo)通直至VT2導(dǎo)通為止。各晶閘管導(dǎo)通120o，保證了電流連續(xù)，如果電感足夠大id基本平直。三相半波可控整流電路帶電感性負(fù)載時(shí)，可接續(xù)流二極體。接了續(xù)流二極體後，ud的波形與純電阻時(shí)相同，負(fù)載電流id與帶大電感負(fù)載時(shí)相同。第五節(jié)三相可控整流電路2.三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路由VT1、VT3、VT5和VT2、VT4、VT6兩組晶閘管組成，負(fù)載是大電感負(fù)載，觸發(fā)角α=0o，如圖5-6所示。其中VT1、VT4接U相，VT3、VT6接V相，VT5、VT2接W相。觸發(fā)脈衝順序是：ug1→ug2→ug3→ug4→ug5→ug6。在1～3之間，VT1導(dǎo)通120o，VT6、VT2輪流導(dǎo)通60o，在3～5之間，VT3導(dǎo)通120o，VT2、VT4輪流導(dǎo)通60o，在5～7之間，VT5導(dǎo)通120o，VT4、VT6輪流導(dǎo)通60o。整流輸出電壓ud為：

Ud=2.34U2cosα注：三相橋式可控整流電路必須用雙脈衝或?qū)捗}衝觸發(fā)。大電感負(fù)載時(shí)移相範(fàn)圍為0o～90o，電阻負(fù)載時(shí)移相範(fàn)圍為0o～120o。第五節(jié)三相可控整流電路圖5-6三相橋式全控整流第六節(jié)三相觸發(fā)電路一、能力目標(biāo)1.掌握鋸齒波同步觸發(fā)電路各主要點(diǎn)的波形。2.熟悉鋸齒波同步觸發(fā)電路工作原理及調(diào)試方法。3.掌握同步定相的方法與調(diào)試晶閘管裝置的步驟。二、使用材料及工具鋸齒波同步觸發(fā)電路板、單路及雙路穩(wěn)壓電源、三相同步變壓器、電抗器、雙蹤示波器、萬(wàn)用表、變阻器、相序指示器等。

第六節(jié)三相觸發(fā)電路三、專案要求

鋸齒波同步觸發(fā)電路如圖6-1所示。圖6-1鋸齒波同步觸發(fā)電路第六節(jié)三相觸發(fā)電路1.觀察圖6-1的線路，確定同步電壓的取法。並完善表6-1。

2.接通觸發(fā)電路的電源，同時(shí)觀察①、②點(diǎn)的電壓波形。R1和C1的作用是________________。調(diào)節(jié)RP3，同時(shí)觀察②、③的電壓波形，③波形的幅度變化情況是________________。調(diào)節(jié)RP1,觀察⑧點(diǎn)的電壓波形,鋸齒波波形的幅度與寬度與_____________________、_______________________、___________________元件有關(guān)。1CF2CF3CF4CF5CF6CF-UW

表6-11CF～6CF觸發(fā)板同步電壓的確定第六節(jié)三相觸發(fā)電路3.按圖6-1接好線，調(diào)整各觸發(fā)器鋸齒斜率電位器RP3，用示波器依次觀察相鄰觸發(fā)器的鋸齒波電壓波形，間隔為60o，斜率相同。③點(diǎn)的電壓波形如圖6-2所示。圖6-2觸發(fā)器的鋸齒波電壓波形第六節(jié)三相觸發(fā)電路觀察各觸發(fā)脈衝的輸出觸發(fā)脈衝，如果X、Y端不聯(lián)接，輸出觸發(fā)脈衝為單窄脈衝，X、Y端聯(lián)接，輸出觸發(fā)脈衝為雙窄脈衝。1CF的輸出波形如圖6-3所示。圖6-31CF輸出波形第六節(jié)三相觸發(fā)電路四、工藝要求1.接線符合規(guī)範(fàn)，變壓器的相序不能接錯(cuò)。2.先進(jìn)行觸發(fā)電路的測(cè)試，保證各觸發(fā)脈衝相位正確。3.調(diào)整電位器時(shí)注意方向和和幅度的變化不能太大。4.在調(diào)整各鋸齒波波形時(shí)，應(yīng)將示波器Ya、Yb的靈敏度調(diào)至相同。5.在閉合Q2前應(yīng)將Uc調(diào)到零，調(diào)Uc時(shí)應(yīng)均勻、平滑。6.保證儀器儀錶的正確使用和用電的安全。第六節(jié)三相觸發(fā)電路五、學(xué)習(xí)形式本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)形式建議以小組的形式進(jìn)行，為保證每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手能力，每組以2～4人為宜。指導(dǎo)教師採(cǎi)用集體的形式進(jìn)行對(duì)電路組成作簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行示範(fàn)教學(xué),提醒實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。學(xué)生動(dòng)手之前時(shí)，應(yīng)閱讀圖紙，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。指導(dǎo)教師在各組巡視、輔導(dǎo)，並可對(duì)個(gè)別組重點(diǎn)指導(dǎo)。通過本實(shí)踐訓(xùn)練，著重培養(yǎng)學(xué)生的操作水準(zhǔn)和分析問題的能力、培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、與人相處的能力和一定的語(yǔ)言表達(dá)能力。

六、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)1.電路的連接是否正確。2.實(shí)驗(yàn)步驟是否合理。3.觸發(fā)電路的波形調(diào)整的準(zhǔn)確及相鄰觸發(fā)脈衝的相位間隔是否準(zhǔn)確。4.繪製的波形是否正確。七、原理說(shuō)明1.鋸齒波觸發(fā)電路鋸齒波觸發(fā)電路如圖6-1所示，輸出可為雙窄脈衝（適用於有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路），也可以是單窄脈衝。電路由三個(gè)基本環(huán)節(jié)：脈衝的形成與放大、鋸齒波的形成和脈衝移相、同步環(huán)節(jié)。此外，還有強(qiáng)觸發(fā)和雙窄脈衝形成環(huán)節(jié)。第六節(jié)三相觸發(fā)電路第六節(jié)三相觸發(fā)電路 （1）脈衝形成環(huán)節(jié)由V4、V5，V7、V8組成。V4、V5

脈衝形成，V7、V8

脈衝放大，控制電壓Uc加在V4基極上。Uc對(duì)脈衝的控制作用及脈衝形成：Uc=0時(shí)，V4截止。V5飽和導(dǎo)通。V7、V8處?kù)督刂範(fàn)顟B(tài)，無(wú)脈衝輸出。電容C3充電，充電後電容兩端電壓接近2E1（30V）。uco=0.7V時(shí)，V4導(dǎo)通，V5立即截止。V7、V8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈衝。電容C3放電和反向充電，使V5基極電位上升，V5又重新導(dǎo)通。使V7、V8截止，輸出脈衝終止。脈衝前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈衝寬度與反向充電回路時(shí)間常數(shù)R11C3有關(guān)。電路的觸發(fā)脈衝由脈衝變壓器TP二次側(cè)輸出，其一次繞組接在V5集電極電路中。第六節(jié)三相觸發(fā)電路 （2）鋸齒波的形成和脈衝移相環(huán)節(jié)鋸齒波的形成和脈衝移相環(huán)節(jié)電路由V1、V2、V3和C2等元件組成,V1、VS、RP3和R3為一恒流源電路。工作原理：

V2截止時(shí)，恒流源電流I1c對(duì)電容C2充電，調(diào)節(jié)RP2，即改變C2的恒定充電電流I1c，可見RP2是用來(lái)調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。V2導(dǎo)通時(shí)，因R4很小故C2迅速放電，ub3電位迅速降到零伏附近。V2週期性地通斷，ub3便形成一鋸齒波，同樣ue3也是一個(gè)鋸齒波。射極跟隨器V3的作用是減小控制回路電流對(duì)鋸齒波電壓ub3的影響，V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者作用的疊加的值確定。加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈衝的初始相位。第六節(jié)三相觸發(fā)電路 （3）同步環(huán)節(jié)同步就是要求觸發(fā)脈衝的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)係確定。鋸齒波是由開關(guān)V2管來(lái)控制的。V2開關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率由同步變壓器所接的交流電壓決定。V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波，鋸齒波起點(diǎn)基本就是同步電壓由正變負(fù)的過零點(diǎn)，V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度--取決於充電時(shí)間常數(shù)R1C1。第六節(jié)三相觸發(fā)電路 2.集成觸發(fā)電路集成觸發(fā)器具有可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。目前國(guó)內(nèi)常用的有KJ系列和KC系列，下麵以KJ系列為例：KJ004與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似，分為同步、鋸齒波形成、移相、脈衝形成、脈衝分選及脈衝放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。如圖6-4所示。第六節(jié)三相觸發(fā)電路圖6-4KJ004集成觸發(fā)器第六節(jié)三相觸發(fā)電路 3.觸發(fā)電路的定相（同步）觸發(fā)電路的定相--觸發(fā)電路應(yīng)保證每個(gè)晶閘管觸發(fā)脈衝與施加於晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)係。採(cǎi)取的措施措施有：同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng)，保證頻率一致。觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽(yáng)極電壓的關(guān)係。

第七節(jié)逆變電路 一、能力目標(biāo) 1.熟悉三相半波有源逆變的過程。 2.掌握實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件。 3.熟悉不同逆變角β時(shí)逆變電壓的波形。 4.觀察逆變失敗現(xiàn)象，總結(jié)防止逆變失敗的原因。 5.瞭解無(wú)源逆變的原理。 二、使用材料及工具鋸齒波同步觸發(fā)電路板、三相半波可控整流主電路板、雙穩(wěn)壓電源、三相整流變壓器、三相同步變壓器、三相調(diào)壓器及三相整流橋、電抗器、雙蹤示波器、萬(wàn)用表、直流電流表、三相刀開關(guān)、單相雙擲開關(guān)、變阻器、相序指示器等。第七節(jié)逆變電路 三、專案要求三相半波有源逆變電路如圖7-1所示。它由主電路、整流電路、觸發(fā)電路三部分組成，其中整流電路採(cǎi)用三相橋式不可控整流電路，提供逆變所需的直流電源E。觸發(fā)電路為鋸齒波同步觸發(fā)電路。按圖7-1接線，依下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 1.檢查電源電壓相序、變壓器極性和接線組別以及觸發(fā)電路的同步電壓是否符合要求。各開關(guān)處?kù)稊嚅_位置，Rd調(diào)至最大值。 2.合上Q1，接通各穩(wěn)壓直流電源，用示波器觀察1CF～3CF各點(diǎn)波形。調(diào)整_____使各鋸齒波斜率一致,調(diào)整______使各觸發(fā)脈衝間隔為120o，α=60o。第七節(jié)逆變電路圖7-1三相半波橋式有源逆變電路第七節(jié)逆變電路3.將Q2投向1，接電阻負(fù)載，用示波器觀察ud的波形。並在圖7-2上繪出波形圖。圖7-2α=60o時(shí)ud的波形第七節(jié)逆變電路4.將Uc調(diào)整到零，調(diào)節(jié)Ub，使α=150o。將三相調(diào)壓器調(diào)到零，合上Q2。調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使u增大，觀察並記錄如下數(shù)據(jù)。填在表7-1中。Uudid0

表7-1α=150o時(shí)ud，id的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第七節(jié)逆變電路5.觀察ud波形並在圖7-3中繪出波形，根據(jù)波形說(shuō)明電路是否進(jìn)入了逆變狀態(tài)。圖7-3α=150o時(shí)ud的波形從圖中可知：ud為___________（正/負(fù)）波形,所以晶閘管電路起進(jìn)入了________________（逆變/整流）狀態(tài)。第七節(jié)逆變電路6.調(diào)節(jié)Uc,使α=120o、90o時(shí)，觀察Ud、及晶閘管VT1兩端電壓ut1的波形。記錄Ud,Ut1、id大小。αUt1Udid120o

90o

結(jié)論：Ud的大小和_______________________有關(guān)系表7-2不同控制角時(shí)ud，id的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從表7-2知：α越大，Ud越________________。第七節(jié)逆變電路7.在Uc=0時(shí)，調(diào)節(jié)Rd使其最大，調(diào)節(jié)Ub,使α=150o，突然關(guān)斷3CF的觸發(fā)脈衝，觀察ud的波形，並在圖7-4上繪製ud的波形。從圖中可以看出：晶閘管在逆變過程中，突然關(guān)斷觸發(fā)脈衝，使晶閘管整流輸出的暫態(tài)電壓與E順極性串聯(lián)，出現(xiàn)很大的短路電流流過晶閘管和負(fù)載，這種情況稱為逆變失敗或逆變顛覆。將Rd調(diào)至最大的原因是：_______________。圖7-4α=150o

突然關(guān)斷3CF的觸發(fā)脈衝時(shí)ud的波形第七節(jié)逆變電路8.將3CF恢復(fù)正常，調(diào)節(jié)Uc使α=60o，在圖4-5繪製ud的波形，從圖可知ud的波形為正波形，晶閘管整流輸出電壓與E順極性串聯(lián)，電路逆變失敗。比較圖7-3、圖7-4中ud波形。它們的不同點(diǎn)是：_____。9.調(diào)節(jié)Ub,使β≈0o，觀察ud波形，根據(jù)ud波形說(shuō)明電路是否進(jìn)入了逆變狀態(tài)。圖7-5α=60o時(shí)Ud的波形第七節(jié)逆變電路四、工藝要求1.接線符合規(guī)範(fàn)，變壓器的相序不能接錯(cuò)，接線牢靠。2.先進(jìn)行觸發(fā)電路的測(cè)試，保證各觸發(fā)脈衝相位正確。3.在調(diào)整各鋸齒波波形時(shí)，應(yīng)將示波器Ya、Yb的靈敏度調(diào)至相同。4.保證儀器儀錶的正確使用和用電的安全。第七節(jié)逆變電路五、學(xué)習(xí)形式本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)形式建議以小組的形式進(jìn)行，為保證每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手能力每組以2～4人為宜。指導(dǎo)教師採(cǎi)用集體的形式進(jìn)行對(duì)逆變?cè)砑半娐方M成作簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行示範(fàn)教學(xué),提醒實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。學(xué)生動(dòng)手之前時(shí)，應(yīng)閱讀圖紙，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。指導(dǎo)教師在各組巡視、輔導(dǎo)，並可對(duì)個(gè)別學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)提問。通過本實(shí)踐訓(xùn)練，著重培養(yǎng)學(xué)生的操作水準(zhǔn)和分析問題的能力、培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、與人相處的能力和一定的語(yǔ)言表達(dá)能力。第七節(jié)逆變電路六、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)1.電路的連接是否正確。2.實(shí)驗(yàn)步驟是否合理。3.能觀察到逆變及逆變失敗的過程。4.繪製的波形是否正確。5.能分析α=60o，β=60o兩種情況下Ud波形不同的原因。6.可以總結(jié)逆變失敗的原因。第七節(jié)逆變電路七、原理說(shuō)明1.逆變定義及分類在有些場(chǎng)合下，需要將直流電變成交流電，即：直流電→逆變器→交流電→用電器或電網(wǎng)，這個(gè)過程稱逆變。逆變分成有源逆變和無(wú)源逆變。有源逆變：直流電→逆變器→交流電（與電網(wǎng)頻率相同）→電網(wǎng)。無(wú)源逆變：直流電→逆變器→交流電（頻率可調(diào)）→用電器。注：與逆變不同的是整流：交流電→整流器→直流電→用電器。第七節(jié)逆變電路2.有源逆變的工作原理圖7-6是單相全波可控整流電路，為直流電動(dòng)機(jī)帶捲揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)供電。圖7-6單相逆變電路第七節(jié)逆變電路當(dāng)捲揚(yáng)機(jī)上升時(shí)，觸發(fā)角α小於90o，晶閘管輸出電壓輸出波形如圖7-7（a）所示。ud>0、且ud>E，電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)E的方向如圖7-6（a）所示，且ud>E。晶閘管電路為電動(dòng)機(jī)提供電能。晶閘管處?kù)墩鳡顟B(tài)。等效電路如圖7-8（a）所示。圖7-7單相逆變電路波形第七節(jié)逆變電路當(dāng)重物下放時(shí)，由於電動(dòng)機(jī)的方向發(fā)生了變化，所以E的方向也變化了，這就要求u方向也要變化，當(dāng)α>90o時(shí)，晶閘管輸出的波形如圖7-7（b）所示，ud小於零。增大α，可使|E|>|ud|。這樣Id的方向不變。這時(shí)系統(tǒng)將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能並通過晶閘管送到電網(wǎng)上，這就是逆變。逆變的等效電路如圖7-8（b）所示。圖7-8整流、逆變時(shí)等效電路第七節(jié)逆變電路以上說(shuō)明在源逆變是在一定條件下發(fā)生的。實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件： （1）直流側(cè)必須外接與直流電流Id同方向的直流電源E，其數(shù)據(jù)要稍大於ud。 （2）變流器必須工作在α>90o,使ud<0。

這兩個(gè)條件缺一不可。半控橋式晶閘管電路或有續(xù)流二極體的電路，不可能輸出負(fù)電壓，不允許直流側(cè)接上反極性直流電源，所以不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。第七節(jié)逆變電路 3.三相半波有源逆變?cè)趫D7-1中，三相半波帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載電路，由於直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E極性，使電路具有有源逆變的條件。當(dāng)控制角α為90o～180o時(shí)，電路可以處?kù)赌孀儬顟B(tài)。與整流一樣，按照三相交流電源的相序依次換相，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通120o。圖7-9是α=120o時(shí)的電壓波形。從圖中可知，晶閘管輸出電壓ud為負(fù)值，且負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)，提供了逆變所要求的電動(dòng)勢(shì)。可將電動(dòng)機(jī)的能量回饋至電網(wǎng)。第七節(jié)逆變電路若交流電為ud=U2sinωt，由於逆變運(yùn)行時(shí)α>90o,cosα計(jì)算不太方便，於是引入逆變角β，α=π-β。逆變器輸出電壓：Ud=-1.17U2cosβ。圖7-9α=120o時(shí)ud及E的波形第七節(jié)逆變電路 4.三相全控橋式有源逆變?nèi)嗳貥蚴接性茨孀児ぷ髑闆r現(xiàn)整流時(shí)一樣，要求每個(gè)隔60o依次觸發(fā)晶閘管，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角為120o，觸發(fā)脈衝必須是寬脈衝或者窄雙脈衝。直流側(cè)電壓計(jì)算公式為第七節(jié)逆變電路 5.逆變失敗在逆變過程中，如出現(xiàn)晶閘管損壞、觸發(fā)脈衝丟失、或快熔燒斷時(shí)，使電源暫態(tài)極性Ud與E順極性串聯(lián)，出現(xiàn)很大的短路電流流過晶閘管與負(fù)載，這種現(xiàn)象稱為逆變失敗或逆變顛覆。因此對(duì)要求工作在逆變狀態(tài)的晶閘管電路，對(duì)其觸發(fā)電路的可靠性，元件的品質(zhì)以及過流保護(hù)性能，都比整流電路要求高。以三相半波電路為例，U相晶閘管導(dǎo)通到t2時(shí)，正常情況Ug2觸發(fā)VT2管切換到V相導(dǎo)通。由於Ug2丟失或VT2管損壞或V相缺相等原因，VT2無(wú)法導(dǎo)通，VT1不受反壓無(wú)法關(guān)斷，使U相電壓波形繼續(xù)導(dǎo)通到正半周，使晶閘管輸出暫態(tài)電壓極性與E順極性串聯(lián)，如圖7-10所示，出現(xiàn)很大的短路電流流過晶閘管和負(fù)載。從而發(fā)生逆變事件。第七節(jié)逆變電路另一種常導(dǎo)致逆變失敗的原因是逆變電路工作時(shí)控制角α太大，逆變角β=180o-α太小。因此在要求較為的場(chǎng)合，可在觸發(fā)電路中加一套保護(hù)線路，在逆變時(shí)不至於β太小而使逆變失敗。圖7-10逆變失敗時(shí)ud及E的波形第七節(jié)逆變電路 6.無(wú)源逆變