1、第二章電力電子技術基礎培訓學習目標 熟悉電力晶體管、門極關斷晶閘管熟悉電力晶體管、門極關斷晶閘管和功率場效應晶體管的主要特點；熟悉三相半波可控整流電路的組成、工作原理和波形分析；掌握正弦波觸發電路的組成及控制方式；熟悉三相橋式可控整流電路的組成、工作原理和波形分析；掌握三相全控橋式整流主電路與鋸齒波同步觸發電路的安裝與調試；掌握逆變電路的基本原理和典型應用。 第二章 電力電子技術基礎第三節 逆變電路66 一、有源逆變電路66 二、無源逆變電路69 三、中高頻電源71復習思考題第一節 電力電子器件 一、功率晶體管（GTR） 二、門極關斷（GTO）晶閘管 三、功率場效應晶體管（MOSFET）第二節

2、 晶閘管整流電路 一、三相半波可控整流電路 二、三相橋式整流電路目 錄第一節電力電子器件一、 功率晶體管（GTR）1.GTR的結構圖2-12.GTR的主要參數（1）開路阻斷電壓UCEO （2）集電極最大持續電流ICM （3）電流增益hFE （4）開通時間ton （5）關斷時間toff第一節電力電子器件二、門極關斷（GTO）晶閘管1.GTO的門極伏安特性圖 2-32.GTO的主要參數（1）電流關斷增益Goff （2）最大可關斷陽極電流IATO 3.GTO的優點 1）用門極負脈沖電流關斷方式代替主電路換流，關斷所需能量小。 2）門極關斷晶閘管只需提供足夠幅度、寬度的門極關斷信號就能保證可靠的關斷。

3、 3）有較高的開關速度，可關斷晶閘管的工作頻率可達35kHz。第一節電力電子器件三、功率場效應晶體管（MOSFET） MOSFET是一種單極型的電壓控制器件，具有驅動功率小、工作速度高，無二次擊穿問題，安全工作區域寬等顯著特點。1.功率MOSFET的基本工作原理 在柵極電壓為零（UGS=0）時，即使在漏極和源極（簡稱漏源，DS）之間施加電壓也不會造成P區內載流子的移動，也就是說，此時MOSFET處于關斷狀態。但是，在保持漏源（DS）間施加正向電壓的前提下，如果在柵極G上施加正向電壓（UGS0），就有漏極電流ID，則MOSFET開始導通。若在柵極上加反向電壓（UGS0），則沒有電流ID流過，器件

4、處于關斷狀態。圖2-4第一節電力電子器件三、功率場效應晶體管（MOSFET）2.MOSFET的主要參數（1）通態電阻Ron （2）漏源擊穿電壓BUDS （3）柵源擊穿電壓BUGS （4）開啟電壓UGST （5）最大漏極電流IDM （6）開通時間ton和關斷時間toff 第二節晶閘管整流電路一、三相半波可控整流電路 1.電路接線方法圖2-52.電阻性負載時測試波形（1）電阻性負載兩端的電壓波形（2）晶閘管兩端的電壓波形圖2-6第二節晶閘管整流電路一、三相半波可控整流電路 2.電阻性負載時測試波形 1）VT1在t1t2期間A（U）相導通，uVT1僅是管壓降，與橫軸重合。 2）t2t3期間B（V）相

5、導通，經VT2加到VT1的陰極，VT1承受反向電壓而關斷，承受的電壓為線電壓UAB。 3）t3t4期間C（W）相導通，經VT3加到VT1的陰極，VT1承受反向電壓而關斷，承受的電壓為線電壓UAC。 4）負載Rd上的電壓ud由三相電源輪換供給，其波形是三相電源波形的正向包絡線。 5）t1、t2稱為自然換流點，距相電壓波形原點30，觸發延遲角是以對應的自然換流點為起始點，往右計算。 6）對于電阻性負載，負載上的電壓波形與電流波形相同。第二節晶閘管整流電路一、三相半波可控整流電路 3.大電感負載時測試波形 圖29三相半波可控整流電路（電感性負載）1）30時，電感性負載時電壓、電流的波形分析和參數計算

6、與電阻性負載的相同。2）30時，電壓、電流的波形。 3）大電感負載時，移相范圍為90。4）晶閘管兩端的電壓波形。5）當電路加接續流二極管時，ud的波形如同電阻性負載，id的波形如同大電感負載。第二節晶閘管整流電路一、三相半波可控整流電路 4.正弦波觸發電路（1）電路組成正弦波觸發電路（2）同步電壓信號 圖2-12圖2-12第二節晶閘管整流電路一、三相半波可控整流電路 4.正弦波觸發電路 （3）控制脈沖電壓信號 1）控制電壓Uc的引入是為了觸發脈沖與相對應的晶閘管陰極作相位移，即改變Uc的大小和極性，使移相角在0180范圍變化。 2）不同負載以及主電路電壓與同步電壓相位不同，其觸發脈沖初始位置也

7、不同，電路引入偏移直流固定電壓Ub。一旦Ub確定后，通過改變控制電壓Uc來實現移相角的變化。 3）調整晶體管VT2和VT3構成單穩態電路，從而獲得前沿陡、寬度可調的方波脈沖。 4）抗干擾措施：電容C2起本級微分負反饋作用，可提高抗干擾能力；VD6可防止由于穩壓電源電壓沿減小方向波動時，原來已充電的電容C3經R4、電源TP、R2和晶體管VT2的發射極、基極放電、而引起該管截止，造成誤輸出觸發脈沖；VD1與VD4是對VT1與VT2基極所輸入的反壓限幅，以免VT1與VT2損壞。第二節晶閘管整流電路二、三相橋式整流電路1.三相橋式主電路的結構組成圖2-14 （1）晶閘管導通要求及順序 1）三相全控橋式

8、整流電路在任何時刻都必須有兩個晶閘管導通，才能形成導電回路，其中一個晶閘管是共陰極的，另一個是共陽極的。 2）在三相全控橋式整流電路中，晶閘管導通順序是：VT6、VT1VT1、VT2VT2、VT3VT3、VT4VT4、VT5VT5、VT6VT6、VT1。 （2）相位差 在三相全控橋式整流電路中，共陰極晶閘管VT1、VT3、VT5的觸發脈沖之間的相位差應為120。2.電路工作原理及特點第二節晶閘管整流電路二、三相橋式整流電路2.電路工作原理及特點（3）寬脈沖與雙窄脈沖 可采取兩種辦法：一種是寬脈沖觸發，每個脈沖的寬度大于60（必須小于120），一般取80100；另一種是雙脈沖觸發，在觸發某一編號

9、晶閘管時，同時給前一編號晶閘管補發一個脈沖，使共陰極與共陽極的兩個應導通的晶閘管上都有觸發脈沖，相當于用兩個窄脈沖等效地代替大于60的寬脈沖。（4）整流輸出波形與晶閘管承受電壓1）=0時，三相橋式全控整流電路的波形。2）晶閘管承受的電壓波形。3）當變化時，對于電感性負載，晶閘管所承受的正向電壓與sin成正比。4）=60時的波形。5）=90時，電感性負載，輸出電壓波形。6）對電阻性負載，當60時，電壓波形連續，電流也連續。第二節晶閘管整流電路二、三相橋式整流電路3.鋸齒波觸發電路 鋸齒波觸發電路由四個基本環節，即同步電壓（鋸齒波）的產生與移相環節、脈沖形成與放大環節、強觸發與輸出環節和雙窄脈沖產

10、生環節組成圖2-21第二節晶閘管整流電路二、三相橋式整流電路4.安裝接線與調試圖223三相全控橋式整流電路a)鋸齒波同步觸發電路b)主電路圖2-23第二節晶閘管整流電路二、三相橋式整流電路4.安裝接線與調試 （1）用雙蹤示波器檢查各要點的波形 1）同時觀察與點的波形，進一步加深對C1和R1作用的理解。 2）同時觀察與點的波形，知道鋸齒波的底寬決定于線路中何種元器件的哪些參數。 3）觀察到點及脈沖變壓器的輸出電壓uG的波形，記錄各波形的幅度與寬度，知道uG的幅度和寬度與線路中哪些參數有關。第二節晶閘管整流電路二、三相橋式整流電路4.安裝接線與調試 （2）電阻負載 1）線路接線。 2）測定交流電源

11、相序。 3）確定主變壓器與同步變壓器的極性，并將它們接成/Y。 4）調整電位器RP3，用雙蹤示波器依次測量相鄰的兩個觸發器的鋸齒波電壓波形間隔應為60，斜率要求基本一致。 5）觀察各觸發器的輸出觸發脈沖，如果X、Y端不連接，輸出觸發脈沖為單窄脈沖，；X、Y端連接后，輸出觸發脈沖為雙窄脈沖。 6）調節Ub，正常后，調節RP2電位器，使Uc=0時，初始脈沖應對=120處。 7）檢查確認電路無誤后，合上Q2，調節Uc電位器，觀察從1200變化時ud波形。畫出=0、30、60、90時ud、uVT1波形；記錄uVT1波形。 8）去掉與晶閘管VT1相串聯的熔斷器，觀察并記錄ud、uVT1的波形。 9）人為

12、改變電源相序，觀察=90時ud的波形，分析原因。恢復電源相序，對調主變壓器二次側相位，觀察ud波形是否正常。第二節晶閘管整流電路二、三相橋式整流電路4.安裝接線與調試 （3）電阻電感負載 1）斷開Q2換上電阻電感負載，然后將RP1電位器調到Uc=0，調節電位器RP2，使觸發脈沖初始位置在=90處。 2）改變Uc大小，觀察并記錄=30、60、90及ud、id、uVT1等波形。 3）改變Rd的數值，觀察id波形脈動情況及=90時ud波形。第三節逆變電路一、有源逆變電路 1.有源逆變電路的工作原理（1）整流工作狀態（090）（2）有源逆變工作狀態（90180）圖2-26第三節逆變電路一、有源逆變電路

13、 2.實現有源逆變的條件1）要有一個提供逆變能量的直流電源。2）要有一個能反饋直流電能至交流電網的全控電路，觸發延遲角應大于90。3）應選取適當的L值。3.逆變失敗的原因及措施逆變失敗的原因有：1）觸發電路的工作不可靠，如脈動丟失、延遲等。2）晶閘管發生故障。3）交流電源發生異常現象。4）換相的余量角不足。第三節逆變電路二、無源逆變電路 將直流電變換成交流電（DC/AC），并把交流電輸出接負載，稱之為（無源）逆變。DC/AC變換的逆變器常用的幾種換流方式有：負載諧振式換流、強迫換流、全控型開關器件換流。圖2-28第三節逆變電路二、無源逆變電路1.電壓型逆變器的特點及典型電路圖229三相串聯電感

14、式逆變器這種逆變器特點：1）主晶閘管承受的電壓變化率的值較低。2）主晶閘管除承擔負載電流外，還承擔環流電流，適用于中功率負載。3）適用于調壓范圍不太大的場合。 圖2-29第三節逆變電路二、無源逆變電路2.電流型逆變器的特點及典型電路 電流逆變器的特點是： 1）逆變器的直流電源輸入側采用大電感作為濾波元件，直流電流波形比較平直。 2）無需設置與逆變橋反并聯的反饋二極管橋，線路簡單。 3）逆變器依靠換流電容和交流電動機漏感的諧振來換流，適用于單機運行。 4）適用于經常要求起動 、制動與反轉的拖動系統。圖2-30第三節逆變電路三、中高頻電源1.中高頻電源裝置（1）工作原理 (2)電路組成 該裝置由整

15、流器、濾波器、逆變器、負載以及控制電路組成。圖2-32第三節逆變電路三、中高頻電源2.電路分析（1）整流主電路（2）逆變主電路（3）逆變觸發電路1）自動頻率控制。2）信號檢測與引前觸發時間tf的調節。3）脈沖形成電路。4）啟動觸發環節。5）他勵信號源（IGC）。3.保護措施（1）直流電路過電壓保護（2）交流短路保護（3）逆變過電流、過電壓保護（4）電壓、電流截止環節第三節逆變電路三、中高頻電源4.通電調試步驟 1）在主電路不帶電的情況下，對繼電器部分的動作程序進行模擬試驗。2）檢查同步變壓器的相序、相位與圖樣是否相符。3）檢查整流觸發系統。4）整流電流試驗。5）整流中功率及大功率試驗。6）逆變觸發系統試驗。7）啟動環節的檢查。8）整機啟動運行。5.中頻電源常見故障分析與處理中頻電源常見故障分析與處理方法見表2-2。第二章 電力電子技術基礎1.GTR和GTO各有什么特點？兩者有何區別？2.三相半波