晶闸管变流装置ppt课件.ppt

第6章 晶闸管变流装置,1,本章内容,晶闸管交流变换器交流调功器过零触发集成电路移相控制交流调压晶闸管相控调速系统晶闸管相控整流直流电动机调速系统晶闸管相控交流调压调速系统绕线式异步电动机串级调速交流净化型稳压电源晶闸管谐振型逆变器,2,交流调功器,调功器是应用晶闸管及其触发控制电路用于调整负载功率的功率调整单元。,交流电力控制电路,只改变电压,电流或控制电路的通断,而不改变频率的电路。,交流调压电路 相位控制交流调功电路 通断控制,3,交流调功器,调功器利用晶闸管过零触发的周波控制实现交流功率调节，这种装置又称为周波控制器。优点：输出电压是断续的正弦波，避免了相位控制下缺角正弦波引起的干扰，使晶闸管承受的浪涌电流和di/dt大为减小.缺点：不能平滑地调节电压，也不能用普通的电压表、电流表来测量。当通/断比太小时，会出现低频干扰，使照明出现人眼能觉察到的闪烁、电表指针出现摇摆等，所以调功器通常用于热惯性较大的电热负载。,4,交流调功器,半周波过零触发调功器的控制原理电源电压过零时产生脉冲控制信号是高电平时，脉冲触发相应的晶闸管，使得电源电压半周波为单位地传输到调功器调功器控制方式有恒周期控制和变周期控制两种恒周期控制：每个周期长短不变，改变触发脉冲的个数变周期控制：每个周期内触发脉冲个数不变，改变周期的长短,5,恒周期控制,变周期控制,电源电压过零时产生脉冲,控制信号是高电平时，脉冲相触发相应的晶闸管,TC远大于电源周期才能得到完整的正弦波！,6,1.基本原理,调功器主电路：快速熔断器、双向晶闸管、电流互感器调功器控制电路：零脉冲电路、导通比电路、过流截止电路、与门电路、脉冲变压器闭环控制系统：负载RL、温度传感器BST、调节器PI、开关S,“与”门电路：接受零脉冲电路、导通比电路、过流截止电路三路输入信号，使脉冲变压器输出与电源电压过零点同步、数目连续可调的触发脉冲，控制T导通，调节输出功率。,零脉冲电路：输出与输入电源电压波形过零点同步的“零”脉冲信号。,导通比电路：输出导通比可调的控制信号。,过流截止电路：只要主电路没有出现过电流，输出高电平。,7,2.主电路设计要点：主电路结构的选择,8,2.主电路设计要点：参数设计,额定电压承受的反向重复峰值电压URRM和断态重复峰值电压UDRM是额定输入电压的峰值安全余量：2额定电流双向晶闸管工作在交流电路中，正反向电流都可以流过，所以它的额定电流不用平均值而是用有效值IT(RMS)表示双向晶闸管额定电流IT(RMS)与普通晶闸管额定电流IT(AV)之间的换算关系式为安全余量：1.52门极触发电流通常取,9,3.分离元件组成的控制电路,零脉冲电路,TP1的一次侧接交流电源电压U1，二次侧输出电压U2经整流器UR整流、稳压管DZ1削波后，在晶体管T1的基射极上得到与电源电压波形同步的梯形波。当梯形波瞬时值0.7时，T1导通，1点低电平 1号检测点输出与电源电压过零点同步的脉冲信号。,10,3.分离元件组成的控制电路,导通比电路,（1）锯齿波周期,UC2UV（谷点电压）：T3 C2充电 UC2UP（峰点电压）：T3 C2迅速放电 UC2为锯齿波电压,11,3.分离元件组成的控制电路,导通比电路,（1）锯齿波周期振荡条件,UC2UV（谷点电压）：T3 C2充电 UC2UP（峰点电压）：T3 C2迅速放电 UC2为锯齿波电压,C2充电电流T3峰点电流IPT3 C2放电C2放电至谷点电压的电流T3谷点电流IVT3 C2充电,12,3.分离元件组成的控制电路,导通比电路,（2）比较环节,UKUC2：T4 T5 T6 T72：高 晶闸管UKUC2：T4 T5 T6 T72：低 晶闸管,调节UK调节Ke调节输出功率PO,13,3.分离元件组成的控制电路,导通比电路,（3）微分电路功能：避免合闸瞬间调功器失控,无微分合闸瞬间：T6 T7 2：高 晶闸管 锯齿波还没形成，无比较点 失控有微分合闸瞬间：Ic3使T7 2：低 晶闸管 直到第一个锯齿波形成 正常微分时间R18C3第一个锯齿波形成时间，保证第一个锯齿波形成前，晶闸管关断,14,3.分离元件组成的控制电路,过流截止电路,IL整定值：Vst6击穿产生Igub1ue直到ueuC5C5迅速放电u3低电平“与”门电路晶闸管RP5可以调节C5的充电电压uC5调节过流整定值,3,b1,b2,e,15,过零触发集成电路,ZVS双向晶闸管控制器：控制晶闸管的专用集成电路220V、50Hz、AC过零时，输出一个电流脉冲去触发双向晶闸管U217B,16,过零触发集成电路,U217BTEMIC公司生产的零电压控制芯片双列直插8脚封装由电网电压供电电流消耗小于0.5mA控制电路简单驱动脉冲电流100mA短路电流保护,17,过零触发集成电路,过零触发集成电路芯片供电斜坡电压同步信号触发脉冲脉宽调功,由C2、内部电路产生（C2由内部恒流源对它充电）斜坡电压周期通过C2进行调整 起始电压-7.3V，终止电压1.4V,PtPILtPR2tP,改变R*改变比较器输出脉宽改变每个周期的触发脉冲数目改变输出功率,18,移相控制交流调压,移相调压、过零调功是两种不同的调节方式，功能都是调节功率用的。过零触发调功简单的说就是比如每秒钟50个交流正弦波，通过调节只让它导通30个，其它20个在正弦波交越零点时截止掉。不能控制电流，冲击大，适合大惯量负载的控制。移相触发调压通过调节门极触发脉冲间的电角度来调节电压。简单的说就是像切西瓜一样将正弦波切除一部分，切除多少功率就降低多少。调压方式对电网有污染，含高次谐波，必要的时候要做处理。但连续性好，冲击小，适合小惯量负载的控制。,19,移相控制交流调压,集成移相触发控制芯片TCA78516：电源正端1：接地端,20,移相控制交流调压,集成移相触发控制芯片TCA7855：同步信号输入端，用于检测交流电压过零点,21,移相控制交流调压,集成移相触发控制芯片TCA78510：片内产生的同步锯齿波当U5过0，C10迅速放电斜坡最大值及最小值由9、10的外接电阻、电容决定,22,移相控制交流调压,集成移相触发控制芯片TCA78511：控制电压,23,移相控制交流调压,集成移相触发控制芯片TCA78515：正半周对应的脉冲输出端14：负半周对应的脉冲输出端,改变U11实现移相控制脉冲宽度由12脚的外接电容C12决定,24,移相控制交流调压,集成移相触发控制芯片TCA7856：脉冲封锁端，可实现过流、过压保护控制,U6=“0”时，封锁有效U6=“1”时，解除封锁,25,移相控制交流调压,TCA785组成的交流调压电路,AC 双向晶闸管Q 负载控制Q的触发角负载电压波形调压AC R1限流D1整流DW稳压TCA785（16）AC R1限流D1整流R2TCA785（6）解除封锁AC L滤波R3TCA785（5）作为同步信号TCA785（14、15）D4、D5、R5双向晶闸管Q的门极Q每180触发一次脉宽由12脚所接C7决定,锯齿波斜率与（9、10）、RP1、R4、C6决定调节RP1调节锯齿波斜率控制电压：芯片电源（16）R7、RP2、R6TCA785（11）调节RP2调节控制电压调节触发角调节电压,26,晶闸管相控调速系统,改变输入电压-改变电机转速调节电机的输入电压控制电机转速，称为调压调速,27,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,主电路及系统原理晶闸管相控整流电路：单相、三相、全控、半控调速系统一般采用三相桥式全控整流电路,28,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,主电路及系统原理系统采用转速、电流双闭环的控制结构,速度调节器和电流调节器实行串级连接电流调节是内环，速度调节是外环，都采用PI调节器这种双闭环系统，在给定突加或启动过程中表现为一个恒值电流调节系统，在稳态中表现为无静差调速系统,29,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,控制电路：触发器触发器双窄脉冲=同步电压形成+移相控制+脉冲形成和输出,30,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,控制电路：触发器同步信号与主回路的相位关系（三相桥式全控整流电路的特点）每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴性的，一个是共阳性的，且不能为同一相的晶闸管对触发脉冲也有一定的要求，6个晶闸管的脉冲按Q1-Q2-Q3-Q4-Q5-Q6的顺序，相位依次差60度，共阴性组的Q1、Q3、Q5的脉冲依次差120，共阳极组Q4、Q6、Q2的脉冲也依次差120，同一相的上下两个桥臂脉冲相差180,晶闸管移相触发控制装置中,其输出电压、功率的改变是通过改变晶闸管的控制角来实现的。为满足晶闸管的导通条件并正确计算控制角,必须获得晶闸管阳极电压由负变正时的过零点信号,以此作为满足晶闸管的触发导通条件和计算控制角的基准点,这一信号通常称为同步信号。,31,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,控制电路：触发器锯齿波形成由T1组成恒流源向电容C2充电T2组成的同步开关控制恒流源对C2的充放电过程T3组成射极跟随器，使前后级隔离，以减小后级对锯齿波线性的影响,T2：恒流源以恒流对C2充电uC2线性ub3线性,T2：R3很小，C2迅速放电uC2迅速降为0,T2关断、导通uC2上升、下降，形成锯齿波T3为射极跟随器ue3是锯齿波,锯齿波同步信号,32,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,控制电路：触发器锯齿波同步电压的形成触发电路的同步，就是使锯齿波与主电源频率相同，同时满足控制角相位和移相的要求T2的开关频率就是锯齿波频率=使T2的开关频率=主电源频率同步环节=同步变压器PT+作为同步开关的T2同步变压器PT接于主回路电源，次级电压控制T2的通断,负半周下降段：uRuQD1 E R1C1反向充电uQ 当uQ=1.4V时 T2锯齿波结束,E,Q,R,33,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,控制电路：触发器移相控制环节由T4组成的移相控制电路T4基极电压由锯齿波电压ue3，直流控制电压uK，负直流偏压uP分别经电阻R6、R7、R8的分压值ue3、uK、uP叠加而成，由三个电压比较而控制T4的截止与导通uP是为了选择锯齿波电压的原始工作点而加的负偏压电压,uK0M前移（M：ub4 负正 T4截止导通 电路发出触发脉冲的时刻）,34,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,控制电路：触发器脉冲形成和放大T4+T5：脉冲形成环节T6：脉冲放大触发脉冲经脉冲变压器T次级输出,E,T4：E R10 供给T5足够的基极电流使T5饱和，uC50T6无脉冲输出,T4：uC40uC3不能突变ub5迅速下降至ub5-ET5uC5迅速，当uC5=1.4VD6 T6有脉冲输出 E R10、D4、T4 C3反向充电ub5逐渐从-E上升，当ub50时，T5T6输出脉冲结束,输出脉冲的时刻和宽度决定于T4的导通时刻，并与时间常数R10C3有关,A,35,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,控制电路：输入器（控制器）输入器的作用是给触发器提供输入信号。当IC1的6脚输出电压增加到某一数值时，D1导通，因上限幅环节控制，使2端电压限制在某一数值不再升高，上限幅值可由RP1调节。当IC1的6脚输出电压减小到某一数值时，D2导通，因下限幅环节控制，使2端电压限制在某一数值不再减小，下珢幅值可由RP2调节。当发生过流故障时，控制系统会给3端输入高电平，击穿DZ1、T1变为饱和导通，2端输出电压为0V，无脉冲输出，避免事故的扩大。,上限幅环节,下限幅环节,输出功率放大电路,触发器电路uK,过流保护输出端,电流调节器输出端,36,晶闸管相控整流直流电动机调速系统,控制电路：电流调节器、速度调节器控制电路：检测电路电流反馈环节：由霍耳元件及运算放大器组成，用以检测可控硅直流侧的电流信号。速度反馈环节：把测速发电机输出电压变换为适合控制系统的电压信号。,37,晶闸管相控交流调压调速系统,调压调速原理定子供电频率不变时，异步电动机的电磁转矩与输入电压有效值的平方成正比，利用交流调压电路，可以达到调速目的。实际系统中，必须能控制异步电动机正、反向运转，一般可在主电路中串入两个接触器来改变供电电压相序。,38,晶闸管相控交流调压调速系统,调压调速原理该系统没有速度反馈，只有电压反馈，是个调压系统，用于对调速精度要求不高的场合。,Uo,交流-直流电压变换器,速度调节器,交流电流变换器,电流调节器,39,晶闸管相控交流调压调速系统,控制系统主要部件a：交流-直流电压变换器变压器TP1原边接电机定子电压，副边输出经三相桥整流后，从2X2反馈一个与电机定子电压成正比的直流电压Uu至调节器（定子电压近似反映速度）。b：速度调节器从2X1输入给定信号Uo，并和电压反馈信号Uu相比较，经速度调节器进行比例积分调节，可改变2R7、2R8、2C5的值，达到最佳控制性能。速度调节器输出2X3接电流调节器的输入3X1。,40,晶闸管相控交流调压调速系统,控制系统主要部件c：交流电流变换器它的信号来自电流互感器，经三相桥式整流后的直流信号从3X2至电流调节器。d：电流调节器它的给定值来自3X1（速度调节器的2X3），反馈信号来自交流电流变换器的3X2，两个信号经电流调节器比例放大后，从3X3输出控制信号来控制6脉冲触发器的控制角，即控制异步电动机的定子电压。,41,晶闸管相控交流调压调速系统,保护系统零位启动保护危害：启动时，若给定电压不为0，电压调节器会使输出电压很高，电机的启动电流会是额定电流的47倍或更高，大电流和机械力的冲击可能损坏系统元件、部件和测试仪表，使系统不能正常工作。,42,晶闸管相控交流调压调速系统,保护系统零位启动保护当主接触器KM没通电时，其常闭触点KM4闭合K1触点和主接触器KM线圈串联若零位保护电路中电位器RP1不在零位，给定电压使T1和T2导通，继电器K得电，其常闭触点K1断开，主接触器无法得电，系统不工作。当RP1在零位时，主接触器KM才能得电，常闭触点自动脱离给定电源，零位保护电路不再起作用，电机启动并运转。,43,晶闸管相控交流调压调速系统,保护系统缺相保护危害：输入缺相会使电机及主要部件因局部产生过载而烧坏。系统正常工作时，三相电路对称，M点电位和中性点N的电位接近，即M、N之间电位UMN近似等于0，后面电路不工作。当输入三相交流电源缺一相时，M、N间将产生电压，该电压经单相桥式整流，光电隔离，由中间继电器K2控制操作回路，报警电路，对系统进行保护。,44,晶闸管相控交流调压调速系统,保护系统过流保护三相调压器的最大输出电流可由电流调节器的设定值来限制。将速度调节器的最大输出值与电流变换器最大电流时的反馈量调至相等，即可实现限流。晶闸管因短路产生的过流由快速熔断器来保护。,45,绕线式异步电动机串级调速,绕线式异步电动机调速方式比鼠笼式异步电动机更加灵活:除了变频和定子调压调速外，更可通过直接控制转子回路内的滑差功率实现转子串电阻调速、转子斩波变阻调速、串级调速和双馈调速等多种调速方式。由于变流装置设置在转子侧，要处理的仅是滑差功率而不是全部的电磁功率，因而具有调速装置容量小、投资省的显著特点。,46,绕线式异步电动机串级调速,基本思想在转子回路中串入一个与转子同频的附加电势Ef，取代串电阻调速中的外接电阻Rf，进行滑差功率的吸收或补充，实现速度的调节如果Ef 和I2的相位相反，则附加电势吸收电功率，其作用和外加电阻相似，增加这个电势，电机滑差增大、转速降低如果Ef 和I2的相位相同，增加这个电势，补偿了部分甚至全部转子电阻固有损耗，电机滑差减小、转速升高,47,绕线式异步电动机串级调速,异步电动机转子转差频率电势经三相桥式不控整流电路得到电压Ud不控整流器决定了滑差功率流动方向只能是从电机转子到电网(附加电势只能吸收功率，附加电势增大，滑差增大)经过电感Ld滤波成为平稳的直流电压US由三相桥式有源逆变电路转换为三相工频交流电通过改变有源逆变器中移相角以改变逆变回送到电网的能量，以达到调节电机转速的目的,Ef发生装置,48,绕线式异步电动机串级调速,缺点串级调速系统由于其功率因数低，一般仅为0.4左右，所以影响了它的推广应用。改进逆变器晶闸管换流需要落后的感性无功电流改变晶闸管的换流方式，由电网电压自然换流改为电容强迫换流，使有源逆变电路不仅无需感性无功，甚至可以产生感性无功，进一步还可补偿异步电机的无功需要。电机转子电势很低，工作在低频状态下的不控整流器元件存在严重的换流重迭现象换流重迭角很大在转子直流回路中加入斩波器调压以缩小逆变角变化范围，改善功率因数,49,交流净化型稳压电源,由于公用电网电压不可避免的会出现波动，交流稳压器已成为许多电子设备、电器和机电装置的基本组成部分。50HZ工频交流稳压电源或稳压器的作用是将电压不稳定的50HZ交流电源变为电压稳定或可调的50HZ交流电源。,50,稳压电源类型,磁放大器式稳压器：磁放大器式交流稳压器将磁放大器和自耦变压器串联起来，利用电子线路改变磁放大器的阻抗以稳定输出电压的装置。带有反馈控制的闭环系统，稳定度高，输出波形好采用惯性较大的磁放大器，恢复时间较长，采用自耦方式，抗干扰能力较差,51,稳压电源类型,滑动式交流稳压器：当输出电压变动时，用滑动的方式改变变压器输出接点位置，即改变了变压器变比，由此实现输出电压的稳定。效率高，输出电压波形好稳定度较低，恢复时间较长分级自动改变变比的稳压电源：采用机械式或者静态双向开关分段自动改变变压器变比实现输出电压的近似稳定。,52,稳压电源类型,铁磁谐振式稳压器：利用铁磁元件的非线性在一个铁芯上同时实现稳压和变压双重功能，又称为恒压变压器感应式交流稳压器：靠改变变压器次级电压相对于初级电压的相位差，使输出交流电压获得稳定的装置稳压范围宽，输出电压波形好功耗较大，效率低，铜、铁用料多，故较少生产,53,稳压电源类型,晶闸管交流相控斩波稳压器：利用晶闸管作为调整元件，当输入交流电压波动时，通过移相控制交流斩波，改变输出电压的基波有效值与输入电压的比值来稳定输出电压稳定度高、反应快、无噪声对市电波形有损害，对通信设备和电子设备造成干扰恒频恒压交流电源：利用大功率半导体器件作为静态开关，通过交流-直流-交流变换获得高精度的恒频恒压交流电源,54,稳压电源类型,交流净化型稳压电源：原理：将一个可变的LC电路与一个自耦变压器组合在一起，提供补偿电压，控制LC电路的等效电感便可调节补偿电压，从而稳定负载电压。净化：从市电输入的电源经过这种稳压器后，叠加在市电输入电压上的各种干扰明显被滤除,55,交流净化型稳压电源,特点（1）抗干扰能力强，反应速度快，不会产生附加的波形失真。（2）与普通交流稳压器相比，重量体积大约减少一半，稳压精度和效率也比较高，生产成本可降低20%30%,56,交流净化型稳压电源,结构N1、N2、N3：绕在同一有气隙的铁芯上的3个绕组L2：线性，与双向晶闸管构成可变电感,57,交流净化型稳压电源,稳压原理（1）改变L2、C2并联支路的等效阻抗X的大小和性质（感性/容性）改变 的大小和相位改变补偿电压，稳定输出（2）当 变化时，控制晶闸管的导通角可改变，达到稳定输出电压 的目的。,58,交流净化型稳压电源,电路分析（1）不考虑N3、C4的作用：UiUe：控制T使X为容性，且XXo 的补偿使 减小 适当Uo=UeUi=Ue：控制T使，Uo=Ue,Xo,X,双向补偿,59,交流净化型稳压电源,电路分析（1）不考虑N3、C4的作用：UiUe：控制T使X为容性，且XXo 的补偿使 减小 适当Uo=UeUi=Ue：控制T使，Uo=Ue,Xo,X,双向补偿,60,交流净化型稳压电源,电路分析（2）考虑N3、C4的作用：,61,逆变器,有源逆变电路把直流电转变为交流电送到电网的逆变电路无源逆变电路输出的交流电直接向用电设备供电的逆变电路,62,无源逆变器,晶闸管逆变器的性能，特别是它的可靠性，很大程度上取决于它的换流性能。在整流电路中，晶闸管可以采用电网换流的方法，即利用电网电压自动过零并变负来进行换流。在无源逆变器中，因其输出不是接交流电源而是接负载，所以晶闸管不能利用电源换流,63,无源逆变器换流方法,（1）强迫换流大部分晶闸管逆变器都采用强迫换流的方法使正在导通的晶闸管关断，关断的原理与斩波器中所用的关断原理相同。利用同相中另一桥臂晶闸管的导通，使换流电路产生电脉冲实现换流，或者利用辅助晶闸管的导通，使LC振荡换流电路产生电脉冲，实现换流。在强迫换流的逆变器中，换流电路通常和负载电路分开，这样可以减小换流电路的容量。,64,无源逆变器换流方法,（2）负载换流在某些逆变器中，利用负载电路中的电感、电容所形成的振荡，使负载电流超前于负载电压一个角度，则晶闸管中的振荡电流自动过零后，该晶闸管将继续承受负载的反电势，从而恢复正向阻断能力，实现换流。这种利用负载本身的性质实现换流的方法称为负载换流。负载换流逆变器大多用在频率固定或变化小的场合，例如用于为感应加热炉的电感线圈供电的中频电源。,65,晶闸管谐振型逆变器,谐振逆变器主电路结构一个400Hz逆变器实例,66,谐振逆变器主电路结构,串联谐振逆变电路工作原理,t=0：Q1L1C1串联谐振i1自然过零时Q1反向电流经过D1续流。t=T/2：Q2L2C1串联谐振i2自然过零时Q2反向电流经过D2续流。,，接近正弦波,67,谐振逆变器主电路结构,串联谐振逆变电路的特点晶闸管是利用反向振荡电流自然关断的，而且关断前其电流已缓慢下降，因此晶闸管所需的关断时间较短。串联逆变器负载性质变化较大时，负载电路中电感及电容上的电压变化也很大，使用不方便。它具有主电路简单、起动性能好的优点，但负载适应性较差，故只适用于负载变化不大但又需要频繁起动的场合。,当R变化时fr变化正弦波的正弦度降低若负载过重自然换流点后移，当换流点移到另外一个脉冲出现时，桥臂就会直通承受冲击负载的能力比较差,68,谐振逆变器主电路结构,电容分压电路作用：增强串联谐振电路的承受冲击负载的能力减小负载对电路谐振频率fr的影响负载并联在部分电容两端，减小负载变化对电路谐振频率fr的影响，使电路承受冲击负载的能力增强 减小负载对电压的影响当负载使得输出等效电容C1*减小，电路谐振频率增加时，输出电压应降低。但是，输出电压在等效电容C1*上面的分压比增加，使输出电压基本不变。,69,谐振逆变器主电路结构,移相调压通过调节门极触发脉冲间的电角度来调节电压Q1和Q2由相差180的脉冲脉冲交替触发Q3和Q4由相差180的脉冲脉冲交替触发改变滞后时间t，就改变了两个逆变电压的相位差，从而调节和控制负载电压的大小。,70,图4-7 单相全桥逆变电路的移相调压方式,移相调压方式 V3的基极信号比V1落后（0180）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1的前移180-。输出电压是正负各为的脉冲。工作过程 t1时刻前V1和V4导通，uo=Ud。t1时刻V4截止，而因负载电感中的电流io不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通续流，uo=0。t2时刻V1截止，而V2不能立刻导通，VD2导通续流，和VD3构成电流通道，uo=-Ud。到负载电流过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开始导通，uo仍为-Ud。t3时刻V3截止，而V4不能立刻导通，VD4导通续流，uo再次为零。改变就可调节输出电压。,71,谐振逆变器主电路结构,移相调压改变滞后时间t，就改变了两个逆变电压的相位差，从而调节和控制负载电压的大小。,如果Q1的触发脉冲和Q4的触发脉冲同时发出，则,如果Q1的触发脉冲和Q4的触发脉冲相差相位角,发出，则,72,一个400Hz逆变器实例,主电路：见P169,73,74,均压电容C05、C06和均压电阻R05、R06将直流输入电压分解成两个大小相等的电压。,75,逆导晶闸管Q1Q4、电感L1L4、电容C1C4组成移相全桥电路,76,电阻R91R94和电容C91C94组成晶闸管的缓冲电路,77,主变压器TM1用于变压，变压比按照输入最低时设计，TM2是电压反馈变压器。,78,QE、QF和CE、CF构成保护电路，CE、CF通过辅助电源充电到150V（上负下正），当检测到电路的上、下桥臂直通时，触发QE、QF，强迫全桥电路的晶闸管关断。,79,CT1CT4为电流互感器，检测晶闸管的电流,80,L01、L02和C01C04分别为滤波电感和电容，减小逆变器同供电网之间的电磁干扰,81,电容C01C04串联是考虑电容耐压等级不够，电阻R01R04是它们的均压电阻,82,逆变器由控制盒控制，控制盒上装有电压表、频率表、启动按钮A1、停止按钮A2、各种指示灯以及微调电压电位计Rv和微调频率的电位计Rf，通过转接插头同主机内电路连接,83,电阻R97为启动电阻，用来防止合闸时因滤波电容引起的浪涌电流。,84,待电容充电后，可通过启动按钮A1使接触器得电，常开触头C闭合切除启动电阻，并由辅助触头实现自保，同时使得控制电路得电，系统开始工作。,85,一个400Hz逆变器实例,主电路：见P169控制电路PWM控制芯片UC3524,86,1 反相输入 2 同相输入 3 振荡器输出 4 电流限制(+)感应输入5 电流限制(-)感应输入,11 内部激励发射极输出A12 内部激励集电极输出A13 内部激励集电极输出B14 内部激励发射极输出B15 输入电压16 参考电压,PWM控制芯片UC3524,6 振荡器外接电阻7 振荡器外接定时电容8 地9 补偿、外接RC网络10 通/断控制,高电平时,输出为高阻状态,87,1 反相输入 2 同相输入 3 振荡器输出 4 电流限制(+)感应输入5 电流限制(-)感应输入,11 内部激励发射极输出A12 内部激励集电极输出A13 内部激励集电极输出B14 内部激励发射极输出B15 输入电压16 参考电压,PWM控制芯片UC3524,6 振荡器外接电阻7 振荡器外接定时电容8 地9 补偿、外接RC网络10 通/断控制,高电平时,输出为高阻状态,88,1 反相输入 2 同相输入 3 振荡器输出 4 电流限制(+)感应输入5 电流限制(-)感应输入,11 内部激励发射极输出A12 内部激励集电极输出A13 内部激励集电极输出B14 内部激励发射极输出B15 输入电压16 参考电压,PWM控制芯片UC3524,6 振荡器外接电阻7 振荡器外接定时电容8 地9 补偿、外接RC网络10 通/断控制,高电平时,输出为高阻状态,补偿端，RC补偿网络给电路输入一个零点，9脚和内部误差放大器电流限制放大器可通过外部元件接成调节器9点的电位和振荡器产生的三角波比较可以得到PWM波。9端电位降低，两个PWM控制脉冲的宽度减小,89,1 反相输入 2 同相输入 3 振荡器输出 4 电流限制(+)感应输入5 电流限制(-)感应输入,11 内部激励发射极输出A12 内部激励集电极输出A13 内部激励集电极输出B14 内部激励发射极输出B15 输入电压16 参考电压,PWM控制芯片UC3524,6 振荡器外接电阻7 振荡器外接定时电容8 地9 补偿、外接RC网络10 通/断控制,高电平时,输出为高阻状态,当10脚为高电位时，输出开关管不可能导通，脉冲被封锁,90,1 反相输入 2 同相输入 3 振荡器输出 4 电流限制(+)感应输入5 电流限制(-)感应输入,11 内部激励发射极输出A12 内部激励集电极输出A13 内部激励集电极输出B14 内部激励发射极输出B15 输入电压16 参考电压,PWM控制芯片UC3524,6 振荡器外接电阻7 振荡器外接定时电容8 地9 补偿、外接RC网络10 通/断控制,高电平时,输出为高阻状态,12和11之间、14和13之间是两个控制脉冲互差180的输出开关管，每个开关管的脉冲频率是振荡器频率的1/2,91,一个400Hz逆变器实例,主电路：见P169控制电路PWM控制芯片UC3524控制电路原理,92,93,一个400Hz逆变器实例,（1）辅助电源单端反激电源，将输入的高压直流转换成一组12V电压和两组150V电压。12V供给控制电路两组150V分别供主电路中CE、CF充电（19、29）,94,一个400Hz逆变器实例,（2）软启动环节主电路接触器得电后，辅助电源有高压直流输入（40、43）电路通过光耦G1、G2、G3检测输入电压和辅助电源的两个150V是否正常，当三者均正常时，通过门电路使P1为高电平，准备启动P1为低，封锁脉冲；P1为高，解除封锁P1经过R23和C13延时后继电器J才得电J得电后，由于电容C43有一段充电过程，二极管D8连接的UC3524的9脚电平慢慢增加，输出电压慢慢增大，从而达到软启动的目的。,95,一个400Hz逆变器实例,（3）反馈电路反馈变压器的电压比设计为22V/220V22V交流电通过整流、滤波、电阻和稳压管降压以后，在电阻R54上得到的电压UF作为电压反馈如果输出电压变化，UF就变化，控制电路就会调节，直到输出电压回到给定值调节Rv电阻，就改变了反馈系数，达到改变整定电压的目的,96,一个400Hz逆变器实例,（4）移相调压UC3524的振荡输出频率由R49、R50、R51和C24决定Rf用来微调频率同相输入端的给定由芯片内部16脚基准电压分压获得2.5V电压，通过9脚外接的R57、R59、C23构成PI调节器输出开关管接成反相输出，当反馈电压增加时，UC3524输出端的脉冲宽度增加,97,一个400Hz逆变器实例,（4）移相调压利用UC3524的输出A的上升沿触发Q1管，下降沿触发Q3管，输出B的上升沿触发Q2管，下降沿触发Q4管脉宽越宽，Q1、Q4之间的触发时间差越大，电压减小，电路具有移相调压功能,98,一个400Hz逆变器实例,（5）脉冲形成及驱动UC3524的输出A（12脚）的方波经过C34和R63组成的微分电路形成正、负脉冲电压。方波上升沿对应的正脉冲通过与非门反相和T9、T14进行功率放大在脉冲变压器TM7的原边形成一个脉冲电流，由副边向晶闸管Q1发送脉冲，TM7起到了隔离驱动的作用D35对脉冲反相限幅，R79和R80起到分压和限流的作用D28将负微分电压钳位，避免负电压损坏与非门P为控制系统的保护信号，当P点为低电平时，输出脉冲被封锁,99,一个400Hz逆变器实例,（6）过流保护：用来检测Q1、Q2是否直通电流互感器CT1检测到的交流电流引入14、90接线端R29、R30将电流信号转换成为电压信号并分压当Q1电流为正时，Y1的输出为高电平；当Q2电流为正时，Y2的输出为高电平；当Y1、Y2均为高时，说明Q1、Q2都有正电流流过，即有直通现象，与非门的输出Y12为低电平Y12通过与非门组成的触发器和T4等元件构成记忆保护电路Y12为低电平时，P点为低电平，去封锁Q1Q4的脉冲，同时K点为高电平，脉冲变压器的两个副边得到脉冲，分别触发TE、TF，强迫关断Q2、Q4，实现了过流保护,100,