变流技术与原理汇总

5.2 变流电路：可控整流电路( AC—DC变换)，逆变电路( DC—AC变换)及脉宽调制(PWM)技术。

整流：交流电→整流器→直流电→用电器

逆变：直流电→逆变器→交流电→用电器（电网）

整流电路从相数上来分有单相，两相，三相，六相等，从控制方式上来区分，有半控、全控。分析与计算整流电路时一定要抓住整流电路的要点：晶闸管什么时候导通，又在什么时候关断，绘制出整流输出负载上的波形。根据输出波形，应用电工学基础中的平均值、有效值的概念，推导出输出波形随控制角 变化的函数表达式，然后代入数值即可达到要求。

单相半波可控整流电路

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

逆变分有源逆变和无源逆变。变流器工作在逆变状态时，如果把交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网去，叫做有源逆变。如果变流器的交流侧不于电网连接，而直接接到负载，把直流电逆变为某一频率或可调的频率的交流电供给负载，叫做无源逆变。

逆变电路中，晶闸管在正向直流电压下工作，触发导通较容易，而关断比较麻烦，所以必须采取另外的关断措施，因此，逆变器能否正常工作的关键是如何保证晶闸管可靠关断。

脉宽调制变频电路常采用电压型逆变器，它是利用控制逆变器开关元件的导通和关断时间比即调节脉冲宽度，来控制逆变电压的大小和频率。

以电压型单相逆变电路为例。VT1、VT4正半周导通，VT2、VT3负半周导通，逆变波形如图是。在正负半周内使功率开关元件多次导通关断，得到正负电压脉冲系列，采用脉宽调制，使每一个输出矩形脉冲的面积与对应的正弦拨电压的面积成正比，获得等幅不等宽的正负脉冲列。

U U -

u u 图2-16 PWM

6 数字电路

6.1 基本逻辑门电路

与门、或门、非门、与非门的逻辑功能

表2-1 常用逻辑运算表

1

0 1 0 1

1

1 1 0 0

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

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—十进制译码器和显示译码器三类。

6.4 时序逻辑电路

触发器

表2-3 基本RS 触发器真值表

从表中可以看出，Q 的状态和d R 的状态保持一致，当d R 和d S 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

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 n Q 1+n Q 说明 0 0

0 0

0 1

0 1

输出状态不变

0 0 1 1 0 1 0 0 输出状态与J 状态相同

1 1 0 0 0 1 1 1 输出状态与J 状态相同 1 1

1 1

0 1

1 0

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；当R 和S 的状态不同时，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2-6 D 触发器真值表

D n Q 1 n Q 说明

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 1 1

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—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，则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3Q 的低电平使门1G 的是如为0，而0Q 和3Q 的高电平使门3Q 的输出为1，所以4个触发器的输入控制端分别为10=T 、01=T 、02=T 、13=T 。因此，当第十个计数脉冲输入后，1FF 和2FF 维持0状态不变，3FF 和0FF 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

输 入

输 出

数字 3A 2A 1A 0A a Y b Y c Y d Y e Y f Y g Y 字形 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1

1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

6.8 A ／D 和 D ／A 转换的基本概念

把模拟信号转换到数字信号的称为模—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—模转换，或简称为D/A （Digital to Analog ）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