近年來(lái)，隨著電力電子器件的發(fā)展，變流技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是在交流調(diào)速應(yīng)用方面獲得了極大的成就。變流技術(shù)按其功能應(yīng)用可分成下列幾種變流器類(lèi)型：
整流器——把交流電變?yōu)楣潭ǖ模ɑ蚩烧{(diào)的）直流電。
逆變器——把固定直流電變成固定的（或可調(diào)的）交流電。
斬波器——把固定的直流電壓變成可調(diào)的直流電壓。
交流調(diào)壓器——把固定的交流電壓變成可調(diào)的交流電壓。
周波變流器——把固定的交流電壓和頻率變成可調(diào)的交流電壓和頻率。
1.整流器
整流過(guò)程是將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的過(guò)程，一般可通過(guò)二極管或開(kāi)關(guān)器件組成的橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1所示為單相交流信號(hào)可控硅橋式整流電路。
圖1單相交流可控硅橋式整流電路
(a）整流電路；(b）波形圖
圖1(a)中的開(kāi)關(guān)器件v是可控硅（或gtr等），具有正向觸發(fā)控制導(dǎo)通和反向自關(guān)斷功能。
ug是控制引腳，按圖1(b)中的波形輸入控制信號(hào)，圖1(b)中的ud就是加載在電阻負(fù)載r上的整流電壓波形。通過(guò)調(diào)整控制信號(hào)的相位角就可以實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓的調(diào)節(jié)。
若將開(kāi)關(guān)器件v換成二極管，則該電路變成了不可調(diào)壓的整流電路。
2. 斬波器
圖2所示為脈寬調(diào)速原理示意圖。
圖2中的二極管是續(xù)流二極管，當(dāng)s斷開(kāi)時(shí)，由于電樞電感的存在，電動(dòng)機(jī)的電樞電流可通過(guò)它形成續(xù)流回路。
圖3是直流伺服電機(jī)pwm調(diào)速和實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制的應(yīng)用舉例，圖4是雙極式h型可逆器的電壓、電流波形。圖3所示電路由四個(gè)大功率晶體管組成，其作用是對(duì)電壓脈寬變換器輸出的信號(hào)us進(jìn)行放大，輸出具有足夠功率的信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)。
如圖2(b)所示。電樞兩端的平均電壓為
式中, ρ=τ/t=ud/u (0<ρ<1),ρ為導(dǎo)通率（或稱(chēng)占空比）。
圖2脈寬調(diào)速原理示意圖
(a）原理圖；(b）加載在電機(jī)電樞上的電壓波形
圖3 h型橋式pwm晶體管功率放大器
圖4 雙極式h型可逆器的電壓、電流波形的電路原理圖
（1）當(dāng)uab＝0時(shí)，us的正、負(fù)脈寬相等，直流分量為零，v1和v4的導(dǎo)通時(shí)間與v2和v3的導(dǎo)通時(shí)間相等，流過(guò)電樞繞組中的平均電流等于零，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。但在交流分量作用下，電動(dòng)機(jī)在停止位置處微振，這種微振有動(dòng)力潤(rùn)滑作用，可消除電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦，減小啟動(dòng)電壓。
（2）當(dāng)uab>0時(shí)，us的正脈寬大于負(fù)脈寬，直流分量大于零，v1和v4的導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)于v2和v3的導(dǎo)通時(shí)間，流過(guò)繞組中的電流平均值大于零，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，且隨著u1增加，轉(zhuǎn)速增加。
（3）當(dāng)uab<0時(shí)，us的直流分量小于零，電樞繞組中的電流平均值也小于零，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，且反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速隨著u1減小而增加。
圖5 考慮開(kāi)通延時(shí)的基極脈沖電壓信號(hào)
（4）當(dāng)v1和v4或v2和v3始終導(dǎo)通時(shí)，電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
該電路中，跨接在電源兩端的上、下兩個(gè)晶體管需要交替導(dǎo)通和截止。由于晶體管的關(guān)斷過(guò)程需要一段時(shí)間toff，在這段時(shí)間內(nèi)晶體管并未完全關(guān)斷，如果在此期間另一個(gè)晶體管已經(jīng)導(dǎo)通，則將造成上、下兩管直通，從而使電源正,負(fù)極短路。為了避免發(fā)生這種情況，需要設(shè)置邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)，并保證在對(duì)一個(gè)管子發(fā)出關(guān)閉脈沖后（如圖6-35中的ub1），延時(shí)tid后再發(fā)出對(duì)另一個(gè)管子的開(kāi)通脈沖（如ub2）。
圖6(a)所示是電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電路及波形，電力晶體管v（如gtr等）的基極需要有一定功率的驅(qū)動(dòng)電路控制，驅(qū)動(dòng)電路的任務(wù)是將控制電路的輸出信號(hào)進(jìn)行功率放大，使之具有足夠的功率去驅(qū)動(dòng)gtr。理想的基極驅(qū)動(dòng)器應(yīng)滿(mǎn)足開(kāi)通時(shí)過(guò)驅(qū)動(dòng),正常導(dǎo)通時(shí)淺飽和,關(guān)斷時(shí)要反偏。圖6(b)所示就是gtr的一種驅(qū)動(dòng)電路和輸入,輸出波形。
圖6 電力晶體管gtr的基極驅(qū)動(dòng)電路及波形
3.逆變器
( 1 )半橋逆變電路
半橋逆變電路原理如圖7(a)所示，它有兩個(gè)導(dǎo)電臂，每個(gè)導(dǎo)電臂由一個(gè)可控元件和一個(gè)反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容，使得兩個(gè)電容的連結(jié)點(diǎn)為直流電源的中點(diǎn)。
圖7 半橋逆變電路及其波形圖
( 2 ) 負(fù)載換相全橋逆變電路
圖8(a)是全橋逆變電路應(yīng)用的實(shí)例。電路的工作波形如圖8(b)所示。
圖8 負(fù)載換相全橋逆變電路及波形