晶閘管及其基本電路

1、第十章第十章 電力電子學(xué)電力電子學(xué)晶閘管及其基本電路晶閘管及其基本電路 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求: 掌握晶閘管的基本工作原理、特性和主要參數(shù)的含義掌握晶閘管的基本工作原理、特性和主要參數(shù)的含義； 掌握幾種單相和三相基本可控整流電路的工作原理及特點(diǎn)掌握幾種單相和三相基本可控整流電路的工作原理及特點(diǎn)； 熟悉逆變器的基本工作原理、用途和控制熟悉逆變器的基本工作原理、用途和控制； 了解晶閘管工作時(shí)對(duì)觸發(fā)電路的要求和觸發(fā)電路的基本工作原理。了解晶閘管工作時(shí)對(duì)觸發(fā)電路的要求和觸發(fā)電路的基本工作原理。 前前 言言 電電力力（強(qiáng)強(qiáng)）電電子子學(xué)學(xué)電電力力半半導(dǎo)導(dǎo)體體器器件件 微微（弱弱）電電子子學(xué)學(xué)集集成成電電路路 半

2、半導(dǎo)導(dǎo)體體器器件件 電力電子學(xué)的任務(wù)： 利用電力半導(dǎo)體器件和線路來實(shí)現(xiàn)電功率的變換和控制。 電力半導(dǎo)體器件電力半導(dǎo)體器件 弱電弱電強(qiáng)電強(qiáng)電 大功率二極管大功率二極管 功率晶體管功率晶體管 可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管 雙相晶閘管雙相晶閘管 單相晶閘管單相晶閘管 電力半導(dǎo)體器件電力半導(dǎo)體器件 晶閘管（晶閘管（Silicon Controlled Rectifier 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱SCR）是在）是在60年代發(fā)展起來的一種年代發(fā)展起來的一種 新型電力半導(dǎo)體器件，晶閘管的出現(xiàn)起到了弱電控制與強(qiáng)電輸出之間的橋梁作用。新型電力半導(dǎo)體器件，晶閘管的出現(xiàn)起到了弱電控制與強(qiáng)電輸出之間的橋梁作用。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) ： (1) 用

3、很小的功率用很小的功率(電流約幾十毫安一百多毫安，電壓約電流約幾十毫安一百多毫安，電壓約24V)可以控制較大的功率可以控制較大的功率 (電流自幾十安幾千安，電壓自幾百伏幾千伏電流自幾十安幾千安，電壓自幾百伏幾千伏)，功率放大倍數(shù)可以達(dá)到幾十萬倍；，功率放大倍數(shù)可以達(dá)到幾十萬倍； (2) 控制靈敏、反應(yīng)快，晶閘管的導(dǎo)通和截止時(shí)間都在微秒級(jí)；控制靈敏、反應(yīng)快，晶閘管的導(dǎo)通和截止時(shí)間都在微秒級(jí)； (3) 損耗小、效率高，晶閘管本身的壓降很小損耗小、效率高，晶閘管本身的壓降很小(僅僅1V左右左右)，總效率可達(dá)，總效率可達(dá)97.5%，而一，而一 般機(jī)組效率僅為般機(jī)組效率僅為85%左右；左右； (4) 體

4、積小、重量輕。體積小、重量輕。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： (1) 過載能力弱，在過電流、過電壓情況下很容易損杯，要保證其可靠工作，在控制過載能力弱，在過電流、過電壓情況下很容易損杯，要保證其可靠工作，在控制 電路中要采取保護(hù)措施，在選用時(shí)，其電壓、電流應(yīng)適當(dāng)留有余量；電路中要采取保護(hù)措施，在選用時(shí)，其電壓、電流應(yīng)適當(dāng)留有余量； (2) 抗干擾能力差，易受沖擊電壓的影響，當(dāng)外界干擾較強(qiáng)時(shí)，容易產(chǎn)生誤動(dòng)作；抗干擾能力差，易受沖擊電壓的影響，當(dāng)外界干擾較強(qiáng)時(shí)，容易產(chǎn)生誤動(dòng)作； (3) 導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波形畸變，高次諧波分量增加，干擾周圍的電氣設(shè)備；導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波形畸變，高次諧波分量增加，干擾周圍的電氣設(shè)備； (4)

5、 控制電路比較復(fù)雜，對(duì)維修人員的技術(shù)水平要求高?？刂齐娐繁容^復(fù)雜，對(duì)維修人員的技術(shù)水平要求高。 在實(shí)踐中，應(yīng)該充分發(fā)揮晶閘管有利的一面，同時(shí)采取必要措施消除其不利的一面。在實(shí)踐中，應(yīng)該充分發(fā)揮晶閘管有利的一面，同時(shí)采取必要措施消除其不利的一面。 目前，采用晶閘管作為整流放大元件組成的晶閘管控制系統(tǒng)，獲得越來越廣泛的應(yīng)用。目前，采用晶閘管作為整流放大元件組成的晶閘管控制系統(tǒng)，獲得越來越廣泛的應(yīng)用。 10.1 晶閘管晶閘管 晶閘管是在半導(dǎo)體二極管、三極管之后發(fā)現(xiàn)的一種新型的大功率半導(dǎo)體器件，它是一晶閘管是在半導(dǎo)體二極管、三極管之后發(fā)現(xiàn)的一種新型的大功率半導(dǎo)體器件，它是一 種可控制的硅整流元件，亦稱

6、可控硅。種可控制的硅整流元件，亦稱可控硅。 一、晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)一、晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 晶閘管的外形和結(jié)構(gòu)圖分別如圖所示晶閘管的外形和結(jié)構(gòu)圖分別如圖所示 ： 其中：其中：A陽極，陽極，K陰極，陰極，G控制極?？刂茦O。 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖表示符號(hào)表示符號(hào) 4層半導(dǎo)體層半導(dǎo)體(P1、N1、P2、N2)，3個(gè)個(gè)PN結(jié)結(jié) 二、晶閘管的工作原理二、晶閘管的工作原理 實(shí)驗(yàn)電路如圖（實(shí)驗(yàn)電路如圖（a）所示，主電路加上交流電壓）所示，主電路加上交流電壓u2，控制極電路接入，控制極電路接入Eg，在，在t1 瞬間合瞬間合 上開關(guān)上開關(guān)S，在，在t4 瞬間拉開開關(guān)瞬間拉開開關(guān)S，則，則u2、ug和電阻上和電阻上

7、RL的電壓的電壓ud的波形關(guān)系如圖（的波形關(guān)系如圖（b）所示。）所示。 （1）在）在0t1之間之間: 開開 關(guān)關(guān)S未合上，未合上，ug=0，盡管，盡管 uAK0，但，但ud=0，即晶閘，即晶閘 管未導(dǎo)通；管未導(dǎo)通； （2）在）在t 1t2之間 之間 : uAK0 ，由于開關(guān)，由于開關(guān)S合上，合上， 使使ug0，而，而 ， 即即 晶閘管導(dǎo)通；晶閘管導(dǎo)通； （3）在）在 t2t3 之間，之間， uAK0，但，但 ud=0，即晶閘管關(guān)斷；，即晶閘管關(guān)斷； （4）在）在 t3t4 之間，之間， uAK0，這時(shí)，這時(shí)ug0 ,而而 ，所以，晶閘管又導(dǎo)通；，所以，晶閘管又導(dǎo)通； 2 uud （5）當(dāng)）當(dāng)

8、t=t4 時(shí)，時(shí)， ug=0 ，但，但uAK0 ， ，即晶閘管仍處于導(dǎo)通狀態(tài)；，即晶閘管仍處于導(dǎo)通狀態(tài)； 2 uud 2 uud （6）當(dāng)）當(dāng) t=t5 時(shí)，時(shí)， uAK=0 ， ug=0 ，而，而ud=0，即晶閘管關(guān)斷，晶閘管處于阻斷狀態(tài)。，即晶閘管關(guān)斷，晶閘管處于阻斷狀態(tài)。 綜上所述可得出以下結(jié)論：綜上所述可得出以下結(jié)論： （1）起始時(shí)若控制極不加電壓，則不論陽極加正向電壓還是反向電壓，晶閘管均不）起始時(shí)若控制極不加電壓，則不論陽極加正向電壓還是反向電壓，晶閘管均不 導(dǎo)通，這說明晶閘管具有正、反向阻斷能力；導(dǎo)通，這說明晶閘管具有正、反向阻斷能力； （2）晶閘管的陽極和控制極同時(shí)正向電壓時(shí)晶

9、閘管才能導(dǎo)通，這是晶閘管導(dǎo)通必須）晶閘管的陽極和控制極同時(shí)正向電壓時(shí)晶閘管才能導(dǎo)通，這是晶閘管導(dǎo)通必須 同時(shí)具備的兩個(gè)條件；同時(shí)具備的兩個(gè)條件； （3）在晶閘管導(dǎo)通之后，其控制極就失去控制作用，欲使晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)，必）在晶閘管導(dǎo)通之后，其控制極就失去控制作用，欲使晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)，必 須把陽極正向電壓降低到一定值（或斷開，或反向）。須把陽極正向電壓降低到一定值（或斷開，或反向）。 晶閘管的晶閘管的PN結(jié)可通過幾十安結(jié)可通過幾十安幾千安的電流，因此，它是一種大功率的半導(dǎo)體器件，幾千安的電流，因此，它是一種大功率的半導(dǎo)體器件， 由于晶閘管導(dǎo)通時(shí)，相當(dāng)于兩只三極管飽和導(dǎo)通，因此，陽極與陰極間的

10、管壓降為由于晶閘管導(dǎo)通時(shí)，相當(dāng)于兩只三極管飽和導(dǎo)通，因此，陽極與陰極間的管壓降為1V左左 右，而電源電壓幾乎全部分配在負(fù)載電阻上。右，而電源電壓幾乎全部分配在負(fù)載電阻上。 三、晶閘管的伏安特性三、晶閘管的伏安特性 晶閘管陽極對(duì)陰極的電壓和流過晶閘管的電流之間的關(guān)系稱為晶閘管的伏安特性。晶閘管陽極對(duì)陰極的電壓和流過晶閘管的電流之間的關(guān)系稱為晶閘管的伏安特性。 正向正向( uAK 0 ) 正向阻斷狀態(tài)正向阻斷狀態(tài): 當(dāng)當(dāng)ug=0， uAK 0， uAK 0，晶閘管導(dǎo)通，其電流的大小由負(fù)載，晶閘管導(dǎo)通，其電流的大小由負(fù)載 決定，陽極和陰極間的管壓降很小。決定，陽極和陰極間的管壓降很小。 反向反向(

11、uAK 0 ) 反向截止?fàn)顟B(tài)反向截止?fàn)顟B(tài): 當(dāng)當(dāng) uAK URSM ，元件中有很小的反向電流（反向，元件中有很小的反向電流（反向 漏電流）流過，處于截止?fàn)顟B(tài)。漏電流）流過，處于截止?fàn)顟B(tài)。 反向擊穿反向擊穿：當(dāng)：當(dāng) uAK =URSM ，晶閘管突然由反向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通，晶閘管突然由反向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通 狀狀 態(tài)。態(tài)。 URSM稱為稱為反向不重復(fù)峰值電壓反向不重復(fù)峰值電壓，或用，或用UBR表示稱表示稱反向擊穿電壓反向擊穿電壓。 四、晶閘管的主要參數(shù)四、晶閘管的主要參數(shù) 為了正確選用晶閘管元件，必須要了解它的主要參數(shù)，一般在產(chǎn)品目錄上給出了參數(shù)為了正確選用晶閘管元件，必須要了解它的主要參數(shù)，一

12、般在產(chǎn)品目錄上給出了參數(shù) 的平均值或極限值，產(chǎn)品合格證上標(biāo)有元件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。的平均值或極限值，產(chǎn)品合格證上標(biāo)有元件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。 1. 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM 晶閘管正向阻斷狀態(tài)下，可以重復(fù)加在晶閘管陽極和陰極兩端的正向峰值電壓晶閘管正向阻斷狀態(tài)下，可以重復(fù)加在晶閘管陽極和陰極兩端的正向峰值電壓 。 UDRM=UDSM -100 在選擇晶閘管時(shí)還要考慮留有足夠的余量，一般：在選擇晶閘管時(shí)還要考慮留有足夠的余量，一般： 晶閘管的晶閘管的UDRM 應(yīng)等于所承受的正應(yīng)等于所承受的正 向電壓的（向電壓的（23）倍。）倍。 2. 反向重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓URRM 晶閘管反向截止?fàn)?/p>

13、態(tài)下，可以重復(fù)加在晶閘管陽極和陰極兩端的反向峰值電壓晶閘管反向截止?fàn)顟B(tài)下，可以重復(fù)加在晶閘管陽極和陰極兩端的反向峰值電壓 。 URRM=URSM -100 3. 額定通態(tài)平均電流（額定電流）額定通態(tài)平均電流（額定電流）IT 在環(huán)境溫度不大于在環(huán)境溫度不大于40度的標(biāo)準(zhǔn)散熱及全導(dǎo)通的條件下，晶閘管元件可以連續(xù)通過的工度的標(biāo)準(zhǔn)散熱及全導(dǎo)通的條件下，晶閘管元件可以連續(xù)通過的工 頻正弦半波電流（在一個(gè)周期內(nèi)）平均值，稱為額定通態(tài)平均電流，簡(jiǎn)稱為額定電流。頻正弦半波電流（在一個(gè)周期內(nèi)）平均值，稱為額定通態(tài)平均電流，簡(jiǎn)稱為額定電流。 4. 維持電流維持電流 IH 在規(guī)定的環(huán)境溫度和控制極斷路時(shí)，維持元件繼

14、續(xù)導(dǎo)通的最小電流稱維持電流。一在規(guī)定的環(huán)境溫度和控制極斷路時(shí)，維持元件繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流稱維持電流。一 般為幾般為幾mA一百多一百多mA 10.2 單相可控整流電路單相可控整流電路 整流將交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程；整流將交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程； 整流電路將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐?；整流電路將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐罚徽?整流 單相單相 三相三相 不可控不可控 可控可控 不可控不可控 可控可控 10.2.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 u2輸入電壓輸入電壓 ； ud輸出電壓輸出電壓 ； 控制角控制角 ；晶閘管元件承晶閘管元件承 受正向電壓起始點(diǎn)到觸發(fā)受正向電壓起始點(diǎn)到觸發(fā) 脈沖的作用點(diǎn)

15、之間的電角脈沖的作用點(diǎn)之間的電角 度。度。 導(dǎo)通角導(dǎo)通角 ；是晶閘管在一是晶閘管在一 周期時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的電角度。周期時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的電角度。 對(duì)單相半波可控整流電路：對(duì)單相半波可控整流電路： 的的范范圍圍 0 的的范范圍圍 0 一、帶電阻性負(fù)載的可控整流電路一、帶電阻性負(fù)載的可控整流電路 2 1 450 2 cos R U . R U I d d 2 1 4502 2 1 22 cos U.)t(tdsinUUd tsinUu 22 2 輸入電壓輸入電壓： 負(fù)載電壓負(fù)載電壓： 負(fù)載電流負(fù)載電流： 晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓： 2 2U 二、帶電感性負(fù)載的可控整流電路二、帶電

16、感性負(fù)載的可控整流電路 單相半波可控整流電路用于大電感性負(fù)載時(shí)，如果不采取措施，負(fù)載上就單相半波可控整流電路用于大電感性負(fù)載時(shí)，如果不采取措施，負(fù)載上就 得不到所需要的電壓和電流。得不到所需要的電壓和電流。 三、續(xù)流二極管的作用三、續(xù)流二極管的作用 T8-9.SWF 為了提高大電感負(fù)載時(shí)的單相半波可控整流電路整流輸出平均電壓，可采取為了提高大電感負(fù)載時(shí)的單相半波可控整流電路整流輸出平均電壓，可采取 負(fù)載兩端并聯(lián)一只二極管措施，如圖所示。負(fù)載兩端并聯(lián)一只二極管措施，如圖所示。 10.2.2 單相半控橋式整流電路單相半控橋式整流電路 晶閘管組成的半控橋式整流電路，如圖所示。晶閘管組成的半控橋式整流

17、電路，如圖所示。 (a) 單相橋式整流電路 (b)電阻性負(fù)載時(shí)的電壓電流波形 1. 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載 2 1 90 2 1 2 2 cos U. )t(tdsinUUd 2 1 90 2 cos R U . R U I d d 負(fù)載電壓負(fù)載電壓： 負(fù)載電流負(fù)載電流： 晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓： 2 2U ddVS II 2 ddv II 2 2 晶閘管電流平均值：晶閘管電流平均值： 續(xù)流二極管的電流平均值：續(xù)流二極管的電流平均值： 2. 電感性負(fù)載電感性負(fù)載 如圖所示半控橋式整流電路在電感性負(fù)載時(shí)采用加接續(xù)流二極管的措施。如圖所示半控橋式整流電路在電感性負(fù)載時(shí)采

18、用加接續(xù)流二極管的措施。 T8-11.SWF 有了續(xù)流二極管，當(dāng)電源電壓降到零時(shí)，負(fù)載電流流經(jīng)續(xù)流二極管，晶閘管有了續(xù)流二極管，當(dāng)電源電壓降到零時(shí)，負(fù)載電流流經(jīng)續(xù)流二極管，晶閘管 因電流為零而關(guān)斷，不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。因電流為零而關(guān)斷，不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。 如圖所示半控橋式整流電路在電感性負(fù)載時(shí)，可以不加續(xù)流二極管如圖所示半控橋式整流電路在電感性負(fù)載時(shí)，可以不加續(xù)流二極管。T8- 12.SWF 這是因?yàn)樵陔娫措妷哼^零時(shí)，電感中的電流通過這是因?yàn)樵陔娫措妷哼^零時(shí)，電感中的電流通過V1和和V2形成續(xù)流，確保形成續(xù)流，確保 VS1或或VS2可靠關(guān)斷，這樣也就不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。可靠關(guān)斷，這樣也就不會(huì)出現(xiàn)失

19、控現(xiàn)象。 流過每只晶閘管平均電流：流過每只晶閘管平均電流：d I 2 流過續(xù)流二極管的平均電流：流過續(xù)流二極管的平均電流： d I 流過每只晶閘管平均電流：流過每只晶閘管平均電流：d I 2 流過續(xù)流二極管的平均電流流過續(xù)流二極管的平均電流 ： ddv II 2 2 為了節(jié)省晶閘管元件，還可采用如圖所示的接線，它由四只整流二極管組成為了節(jié)省晶閘管元件，還可采用如圖所示的接線，它由四只整流二極管組成 單相橋式電路，將交流電整流成脈動(dòng)的直流電，然后用一只晶閘管進(jìn)行控制，改單相橋式電路，將交流電整流成脈動(dòng)的直流電，然后用一只晶閘管進(jìn)行控制，改 變晶閘管的控制角，即可改變其輸出電壓。變晶閘管的控制角，

20、即可改變其輸出電壓。 3.反電勢(shì)負(fù)載反電勢(shì)負(fù)載 當(dāng)整流電路輸出接有電勢(shì)負(fù)載時(shí)當(dāng)整流電路輸出接有電勢(shì)負(fù)載時(shí),只有當(dāng)只有當(dāng)電源電源的瞬時(shí)值大于反電勢(shì)電源電源的瞬時(shí)值大于反電勢(shì)，同，同 時(shí)又有觸發(fā)脈沖時(shí)，晶閘管才能導(dǎo)通，整流電路才有電流輸出，在時(shí)又有觸發(fā)脈沖時(shí)，晶閘管才能導(dǎo)通，整流電路才有電流輸出，在晶閘管關(guān)斷的晶閘管關(guān)斷的 時(shí)間內(nèi)，負(fù)載上保留原有的反電勢(shì)。時(shí)間內(nèi)，負(fù)載上保留原有的反電勢(shì)。 a. 負(fù)載兩端的電壓平均值比電阻性負(fù)載時(shí)高負(fù)載兩端的電壓平均值比電阻性負(fù)載時(shí)高 b. 負(fù)載電流平均值比電阻性負(fù)載時(shí)低負(fù)載電流平均值比電阻性負(fù)載時(shí)低 R EU I d d 因?yàn)閷?dǎo)通角小，導(dǎo)電時(shí)間短，回路電阻小，所以

21、，電流的幅值與平均值之比因?yàn)閷?dǎo)通角小，導(dǎo)電時(shí)間短，回路電阻小，所以，電流的幅值與平均值之比 值相當(dāng)大，晶閘管元件工作條件差，晶閘管必須降低電流定額使用。另外，對(duì)于值相當(dāng)大，晶閘管元件工作條件差，晶閘管必須降低電流定額使用。另外，對(duì)于 直流電動(dòng)機(jī)來說整流子換向電流大，易產(chǎn)生火花，對(duì)于電源則因電流有效值大，直流電動(dòng)機(jī)來說整流子換向電流大，易產(chǎn)生火花，對(duì)于電源則因電流有效值大， 要求的容量也大，因此，對(duì)于大容量電動(dòng)機(jī)或蓄電池負(fù)載，常常串聯(lián)電抗器，用要求的容量也大，因此，對(duì)于大容量電動(dòng)機(jī)或蓄電池負(fù)載，常常串聯(lián)電抗器，用 以平滑電流的脈動(dòng)，如圖所示。以平滑電流的脈動(dòng)，如圖所示。 10.2.3 單相全控橋

22、式整流電路單相全控橋式整流電路 單相全控橋式整流電路如圖所示。把半控橋中的兩只二極管用兩只晶閘管代單相全控橋式整流電路如圖所示。把半控橋中的兩只二極管用兩只晶閘管代 替即構(gòu)成全控橋。替即構(gòu)成全控橋。 10.3 三相可控整流電路三相可控整流電路 10.3.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 三相半波可控整流電路圖如圖所示。三相半波可控整流電路圖如圖所示。 自然換相點(diǎn)：自然換相點(diǎn)：0 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng)01 . 觸發(fā)相序：觸發(fā)相序：AB C 觸發(fā)脈沖的相位：觸發(fā)脈沖的相位：1200 PPd U.)t(tdsinUU 2 65 6 2 1712 3 2 1 設(shè)輸入電壓為：設(shè)輸入電壓為： tsinU

23、u PA 2 2 cosU. )t(tdsinUU P )( )( Pd 2 65 6 2 171 2 3 2 1 時(shí)時(shí)：當(dāng)當(dāng) 6 02 . 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 6 5 6 3 . 3 301 171 2 3 2 1 0 2 6 2 cos U. )t(tdsinUU P )( Pd 可能承受的最大反向電壓為可能承受的最大反向電壓為： P U22 PP UU 22 632 當(dāng)晶閘管沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，晶閘管承受的最大正向電壓為當(dāng)晶閘管沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，晶閘管承受的最大正向電壓為: 10.4 逆變器逆變器 利用晶閘管電路把直流電變成交流電，這種對(duì)應(yīng)于整流的利用晶閘管電路把直流電變成交流電，這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過

24、程逆向過程，稱之，稱之 為逆變，把直流電變成交流電的裝置，叫做為逆變，把直流電變成交流電的裝置，叫做逆變器逆變器。 變流器交流側(cè)接到負(fù)載，把直流電逆變?yōu)槟骋活l變流器交流側(cè)接到負(fù)載，把直流電逆變?yōu)槟骋活l 率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。 逆變逆變 無源逆變無源逆變 變流器的交流側(cè)接到交流電源上，把直流電逆變?yōu)樽兞髌鞯慕涣鱾?cè)接到交流電源上，把直流電逆變?yōu)?同頻率的交流電反饋到電網(wǎng)去。同頻率的交流電反饋到電網(wǎng)去。 一、無源逆變電路的工作原理一、無源逆變電路的工作原理 無源逆變器的工作原理，可以用如圖所示的開關(guān)電路來說明。無源逆變器的工作原理，可以用如圖所示的開關(guān)電路來說明

25、。 1. 無源逆變器的簡(jiǎn)單工作原理無源逆變器的簡(jiǎn)單工作原理 2.單相晶閘管橋式逆變器單相晶閘管橋式逆變器 二、單相無源逆變器的電壓控制二、單相無源逆變器的電壓控制 1. 控制逆變器的輸入直流電壓控制逆變器的輸入直流電壓 2. 在逆變器內(nèi)部的電壓控制在逆變器內(nèi)部的電壓控制 （1）脈寬控制）脈寬控制 不改變逆變器輸入直流電壓的大小，而是通過改變逆變器中晶閘管（或晶體不改變逆變器輸入直流電壓的大小，而是通過改變逆變器中晶閘管（或晶體 管）的導(dǎo)通時(shí)間以控制輸出脈沖的寬度來改變逆變器輸出電壓，此方法稱管）的導(dǎo)通時(shí)間以控制輸出脈沖的寬度來改變逆變器輸出電壓，此方法稱脈寬控脈寬控 制制。 若使延遲角從若使延

26、遲角從0變到變到1800，將可以使逆變器的輸出電壓從最大值變到零。，將可以使逆變器的輸出電壓從最大值變到零。 （2）脈沖寬度調(diào)制（）脈沖寬度調(diào)制（PWM） 如果使如果使VS1與與VS4，VS2與與VS3通過高頻調(diào)制控制，能在半個(gè)周期內(nèi)重復(fù)導(dǎo)通過高頻調(diào)制控制，能在半個(gè)周期內(nèi)重復(fù)導(dǎo) 通和關(guān)斷通和關(guān)斷N次，則其輸出電壓波形為一系列被調(diào)制的矩形脈沖（稱次，則其輸出電壓波形為一系列被調(diào)制的矩形脈沖（稱載波載波），如圖），如圖 所示（這時(shí)所示（這時(shí)N=5）。）。 逆變器輸出電壓的幅值是通過改變脈逆變器輸出電壓的幅值是通過改變脈 沖沖總的導(dǎo)通時(shí)間與總的關(guān)斷時(shí)間的比率總的導(dǎo)通時(shí)間與總的關(guān)斷時(shí)間的比率來來 控制

27、的，這有兩種基本的方法：控制的，這有兩種基本的方法： 第一種方法是維持恒定的脈沖寬度而改第一種方法是維持恒定的脈沖寬度而改 變每一半周期內(nèi)的脈沖數(shù)；變每一半周期內(nèi)的脈沖數(shù)； 第二種方法是改變脈寬，而維持每一半第二種方法是改變脈寬，而維持每一半 周期內(nèi)的脈沖數(shù)不變。周期內(nèi)的脈沖數(shù)不變。 三、無源逆變器的換相（換流三、無源逆變器的換相（換流） 兩組晶閘管交替地兩組晶閘管交替地導(dǎo)通和關(guān)斷的過程導(dǎo)通和關(guān)斷的過程，就是電流轉(zhuǎn)換的過程，簡(jiǎn)稱，就是電流轉(zhuǎn)換的過程，簡(jiǎn)稱換流換流。 但由于電流是直流電，沒有像交流電那樣電壓有過零變負(fù)的時(shí)候，所以，但由于電流是直流電，沒有像交流電那樣電壓有過零變負(fù)的時(shí)候，所以，

28、如不采取措施，則晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通后就關(guān)斷不了。如不采取措施，則晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通后就關(guān)斷不了。 負(fù)載是由電感負(fù)載是由電感L和補(bǔ)償電容和補(bǔ)償電容C組成的并聯(lián)諧振回路，組成的并聯(lián)諧振回路，Ld為限流電抗器。為限流電抗器。 換流過程如下：換流過程如下： 10.5 晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管的觸發(fā)電路 向晶閘管供給觸發(fā)脈沖的電路，叫向晶閘管供給觸發(fā)脈沖的電路，叫觸發(fā)電路觸發(fā)電路。 （1）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 （2）小容量晶閘管觸發(fā)電路）小容量晶閘管觸發(fā)電路 （3）晶體管觸發(fā)電路）晶體管觸發(fā)電路 10.5.1 晶閘管對(duì)觸發(fā)電路的要求晶閘管對(duì)觸發(fā)電路的要求 實(shí)質(zhì)：晶閘管的可靠觸發(fā)實(shí)質(zhì)：晶閘管的可靠觸發(fā) （1）觸發(fā)電路應(yīng)能供給足夠大的）觸發(fā)電路應(yīng)能供給足夠大的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流，一