变流技术与原理汇总Word格式文档下载.docx

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1

6.2组合逻辑电路：

逻辑代数的基本公式，组合逻辑电路的分析方法，译码器

表2-2逻辑代数的基本公式

序号

公式

0"

=0

10

1=0；

=1

2

1“=A

11

1+A=1

3

A・A=A

12

0+A=A

4

A.A=0

13

A+A=A

5

A•B=B•A

14

A+a1

6

A・（B•C）=（A*BhC

15

A+B=B+A

7

A・（B+C）=A*B+A*C

16

A+（B+C）=（A+B）+C

8

A•B=A+B

17

A+B*C=（A+Bi（A+C）

9

A=A

18

A+B=A*B

组合逻辑电路的分析方法步骤:

1由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式

2化简和变换各逻辑表达式

3列出真值表

4根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，确定其功能。

6.3译码器

译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信

号。

常用的译码器电路有二进制译码器、二

卜进制译码器和显示译码器三类。

表2-3基本RS触发器真值表

Rd

Sd

Q

不变

6.4时序逻辑电路

触发器

从表中可以看出,

Q的状态和Rd的状态保持一致，当Rd和Sd的状态一致时,

触发器保持原态。

表2-4时钟RS触发器真值表

S

R

Qn

Qn十

说明

输出状态不变

输出状态与S状态相同

——

输出状态不定

—

从表中可以看出，当S和R的状态都为0时，保持原态；

当R和S的状态

不同时，输出与S状态相同；

当S和R的状态都为1时，输出状态不确定。

表2-5主从JK触发器真值表

J

K

Qn+

输出状态与J状态相同

每输入一个脉冲，输出状态改变

一次

从表中可以看出，当J和K的状态都为0时，保持原态；

不同时，输出与

J状态相同；

当S和R的状态都为1时，输出状态随着时钟脉冲反转。

表2-6D触发器真值表

输出状态与D状态相同

从表中可以看出，D

触发器的输出状态随着时钟脉冲随时保持与D端状态

相同。

6.5移位寄存器

移位寄存器具有存储代码的功能，还具有移位功能。

所谓移位功能，是指寄

存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移。

因此，移位寄存器不但可以用来寄存代码，还可以用来实现数据的串行一并行转换、数值的运算以及数据处理等。

6.6计数器

6.6.1同步二进制计数器

根据二进制加法运算规则可知,

在一个多位二进制的末位上加1时，若其中

第i位（既任何一位）以下各位皆为

1时，则第i位应改变状态（由0变成1,由

1变成0）。

而最低位的状态在每次加

1时都要改变。

6.6.2同步十进制计数器

同步十进制计数器电路是在同步二进制加法计数器电路的基础上略加修改而成的。

如果从0000开始计数，贝U直到输入九个计数脉冲为止，它的工作过程

与二进制计数器相同。

计入第九个计数脉冲后电路进入1001状态，这时Q3的低电平使门G的是如为0,而Q。

和Q3的高电平使门Q3的输出为1,所以4个触发器的输入控制端分别为T0=1、Ti=0、T2=0、T3=1。

因此，当第十个计数脉冲输入后，FFi和FF2维持0状态不变，FF3和FF。

从1翻转为0,故电路返回0000状态。

6.7数码显示电路

表2-7七段数码管数码显示的逻辑图

把模拟信号转换到数字信号的称为模一数转换，或简称为A/D转换；

把数

字信号转换到模拟信号的称为数一模转换，或简称为D/A（DigitaltoAnalog）转换。

把实现A/D转换的电路称为A/D转换器，简写为ADC;

把实现D/A转换的电路称为D/A转换器，简写成DAC。

7电力电子器件

7.1晶闸管加正向阳极电压和足够大的正向门极电压时导通，晶闸管导通后,门极失去控制，要使导通的晶闸管关断，将阳极电流降至维持电流以下即可。

分析晶闸管的控制特性电路图。

Rl

1^—0

i

-V1

EaW

A

Eg（a）反向阻断

Al

严一G

evt―

KEa三

Ea三

Eg（b）正向阻断

G^VT

Rg

Ea=

Eg（C）触发导通

EG（d）除去触发仍导通

1、反向阻断特性图（a）

晶闸管VT的阳极A接电源Ea的负极,

阴极K接电源Ea的正极，晶闸管VT

因为承受的是反向电压。

此时，无论控制极

G是否加正向电压，电流表中均无电

流，晶闸管不导通，具有反向阻断特性。

2、正向阻断特性图（b）

晶闸管VT的A极和K极之间接入正向电压，若不接通控制极G,晶闸管仍然不导通，具有正向阻断特性。

3、触发导通图（C）

晶闸管加正向电压的同时，控制极G与K极间加上正向控制电压即触发电压

Eg

，此时晶闸管导通。

4、

晶闸管导通后控制极失去控制作用图（d）

晶闸管导通后，断开触发极，晶闸管仍然导通，控制极此时失去作用。

5、

晶闸管导通后恢复阻断的条件

（1）、将阳极正向电压改为反向电压，晶闸管恢复阻断。

（2）、降低正向电压或增大负载电阻Rl，使管中电流减小到维持电流以下,

可使晶闸管恢复到阻断状态。

7.2晶闸管的主要参数1、正向阻断峰值电压PFV

控制极断开，在额定结温下，允许重复加在管子上的最高正向电压称为正向阻断峰值电压，记作PFV。

2、反向阻断峰值电压PRV

控制极断开，在额定结温下，允许重复加在管子上的最高反向电压称为反向阻断峰值电压，记作PRV。

3、额定正向平均电流IF

在环境温度为40C和规定的冷却条件下，允许连续通过工频正弦半波正向

电流的平均值称为额定正向平均电流，

记作IF。

4、正向平均电压UF

通过正常半波额定正向电流时，

管子两端的电压在一周内的平均值称为正向

平均电压，又称为管压降，记作UF

。

一般约为0.6~1.2。

维持电流IH

在室温下，控制极断开，维持管子继续导通的最小电流称为维持电流，记作

IH

，一般约为几十至一百多毫安。

6、

控制极触发电压UG和触发电流IG

在室温下，阳极正向电压为直流6V时，触发晶闸管导通所需的最低直流电

压和最小直流分别称为控制极触发电压和触发电流，记作Ug和Ig。

一般UG约

为1~5V，IG约为几十到几百毫安。

7.3单结晶体管触发电路

uo

*VTi*VT2

:

_JRlQI

T

ZivDc^D2

/\

\/

z

Uo

Udz

VDZ7?

RlQ

VT3

*

Uc_jiU

R1I

Ui

叱_!

_!

iiI1II'

'

「；

；

II\

iiiK

IIIII1tII’III【1I・

单结晶体管触发电路

Udz是振荡电路的电源，在Udz的每一个波形中，对电容器C充电，是单结晶体管VT发射极电压uc按指数上升，当升高到单结晶体管的峰点电压时，管子导通，于是电容器向电阻Ri放电，发射极电压Uc按指数规律迅速下降，当Uc下降到谷点电压时，单结晶体管截止，如此重复得到一系列锯齿波电压，在电阻Ri

上得到一系列尖顶脉冲波电压去触发晶体管VT1和VT2,由于晶闸管导通后，控制极即失去作用，所以只有第一个脉冲起作用。

gtr

gtr器

7.4GTR功率晶体管

是一种双极性大功率高反压晶体管，控制方便，开关时间短等优点。

是电流控制型器件，正偏时大电流导通；

反偏时处于截止状态。

目前的件有单管、达林顿管和达林顿晶体管模块。

7.5功率MOSFET

特点：

输入阻抗高，属于纯容性；

开关速度快；

负电流温度系数，热稳定性

好。

主要应用在开关稳压调压电源方面作主开关功率器件；

作功率变换器件和高频的主功率振荡放大器件。

导通条件：

栅源极加正向电压，器件导通；

栅源极加反向电压，关断。

7.6绝缘门极晶体管IGBT

输入阻抗高，速度快，热稳定性好，驱动电路简单，通态电压低，耐

压高，承受电流大。

工作原理：

IGBT的开通和关断是由门极电压来控制，门极加正电压时导通,门极加负电压时关断。

因为IGBT常用于开关工作状态，开通时IGBT处于正向偏置，关断时处于反向偏置。

为了使IGBT稳定工作，要求门极驱动①提供适当

地正反向输出电压，是管子能够可靠的开通和关断；

②考虑IGBT的开关时间;

③IGBT导通后驱动电路能够提供足够的电压和电流，保证管子在正常工作时不致于退出饱和而损坏；

④驱动电路中的电阻对工作性能影响很大；

⑤驱动电路具有较强的抗干扰能力及对管子的保护功能。

IGBT保护有：

过电流保护一通过检测电流来切断门极。

过电压保护一利用吸收电路抑制过电压。

温度过高保护一检测IGBT的温度来决定跳闸。

在G-E开路时，不要给C-E加电压。

在未采取适当的防静电措施情况下，G-E端不能开路。

8可控整流电路有以下几种:

单相半波可控整流电路

r单相可控整流电路＜

单相全波可控整流电路

单相桥式可控整流电路

可控整流电路＜

三相半波可控整流电路

＜三相可控整流电路＜

三相桥式全控整流电路

三相桥式半控整流电路

以三相桥式全控整流电路为例进行分析:

ZVT1当T3占T5

五T

V1

/\VT4七T6尢丁2

图2-17三相桥式全控整流电路

该电路在自然换流点轮流导通，即VT1TVT3TVT5TVT1，…VT2

TVT4TVT6TVT2，…，每个管子轮流导通120°

在初始时刻，U相电压较

正，V相较负，在触发脉冲的作用下，VT6、VT1管同时导通，电流流过负载。

负载上得到的是线电压。

过一段时间，U相电压还是高电位，但W相的电位比

V低，此时VT2导通，负载上得到的是UW两线之间的电压，一次类推，管子轮流到同。

任何时刻都要有两个管子触发导通。

9直流斩波

是将直流电源的恒定直流电压，通过电子器件的开关作用，变换为可调直流

电压。

直流斩波的关键是使导通的管子能够可靠关断。

晶闸管直流斩波器的原理：

触发晶闸管，负载电压Ud=U，当晶闸管关断

时Ud=0，控制晶闸管使其周期性导通断开，负载上便得到一系列电压脉冲。

可

以采用脉冲宽度调制（

PWM）、脉冲频率控制（PFM）和脉冲混合控制来改变负

载直流电压。

①脉冲宽度调制（

PWM）斩波晶闸管的触发频率一定，调节脉冲宽度T

从而改变负载电压。

②脉冲频率控制（

PFM、脉冲宽度T一定，改变管子通断频率f=-。

f增

加使T=T时电路全导通，Ud=U；

f下降周期T增大时，Ud减小。

③脉冲混合控制同时改变T和T。

10有源逆变电路

1—

Li

―1

f1

!

关断电路—

斩波器

卜

i1

1

U

+

O

图2-18

直流斩波电路原理

①由于晶闸管的单相导电性,

当控制角a<

9^时工作在整流状

态，当P<

90F寸工作在逆变状态。

②实现有源逆变的条件是直流侧必须外接与直流电流同方向的直流电源，其数值要大于Ud；

变流器必须工作在P<

9^区域,使Ud<

0，才能逆变成功。

…V晋

>

\

■

WVT3"

Ud・

c

Ld

E

图2-19三相半波逆变电路

UVTt.-

，满足有源逆变的条件。

以三相半波逆变电路为例，当P<

90。

时，E>

U在P=60馳发VT1，由于E的电压大于各相电压，所以管子导通，按照三相交流电的相序一次换相，每个晶闸管导通120°

，这时Ud波形的负面积大于正面积,所以直流平均功率是电源E反送到交流电源。

11逆变电路和逆变电路输出谐波控制

由于相控晶闸管装置的输入电流是非正弦的，还有高次谐波，这些谐波

造成电网的电压畸变。

为了减小谐波的影响，采用①电阻负载时运行于小a

状态；

②三相整流时采用桥式电路，整流变压器采用不同接法；

③给装置外

接谐波滤波器进行滤波；

④给装置设置一个谐波发生器，抵消原有的谐波分

量。

12缓冲、驱动和保护电路及散热技术

缓冲电路是避免器件流过过大的电流和出现过高电压或错开同时出现

的电压电流的峰值而采取的一种保护手段。

12.1缓冲电路的基本类型

1、开通缓冲电路利用电感元件的的电流不能突变原理来抑制器件的

电流上升率。

该种电路在器件导通时使电流缓升，关断时电压缓降。

2、关断缓冲电路将电容并接于器件两端，利用电容上电压不能突变

的原理来减小器件上的电压变化。

3、复合缓冲电路将关断缓冲电路与开通缓冲电路结合在一起。

12.2驱动控制技术

GTO门极驱动电路要求门极电压、电流包含正向开通脉冲和反向关断

脉冲，导通触发时要求触发脉冲前沿陡幅值高的强触发脉冲；

关断脉冲要求

有足够大的关断电荷，而且要有足够的关断电流上升率。

GTR基极驱动电路要求基极电流前沿陡；

管子导通后要相应减小驱动

电流，维持管子处于饱和状态；

管子关断要求反向基极电流要大，并使管子

维持一定的反向偏置电压；

驱动电路要采取隔离措施，并设置自动保护。

P-MOSFET栅极驱动电路要求独立的直流电源；

提供栅极需要的正负

栅压，栅压要陡，电路输出电阻小；

驱动电路应具有较强的抗干扰能力。

IGBT栅极驱动电路要求选取栅极驱动电压要合适；

开关时间要合适;

管子导通后，驱动电路应提供足够的电压、电流幅值；

驱动电路有足够的抗

干扰能力。

PWM是脉冲调制技术，是利用控制半导体开关兀件的导通和关断时间比来调节脉冲宽度或周期来控制输出电压的一种控制技术。