交流變換電路

變頻電路用于改變交流電能的頻率，一般還可同時(shí)改變電壓。變頻電路分為直接變頻電路和間接變頻電路。前者不經(jīng)過任何中間環(huán)節(jié)，直接將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N頻率的交流電，通常還可同時(shí)控制輸出電壓。這類電路的優(yōu)點(diǎn)是電能變換效率高；缺點(diǎn)是控制復(fù)雜，電路較龐大。間接變頻電路需經(jīng)兩次以上變換才能將一種頻率的交流電變?yōu)榱硪环N頻率。按變換途徑可分為交流-直流-交流變頻電路（即先經(jīng)整流再逆變）和交流-直流-高頻-交流變頻電路（整流后先經(jīng)逆變?yōu)楦哳l，再經(jīng)直接降頻）兩類。

A.C.converter circuit

交流調(diào)壓電路的控制方式有周波控制、相位控制和斬波控制等3種方式。周波控制調(diào)壓適用于負(fù)載熱時(shí)間常數(shù)較大的電熱控制系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是在負(fù)載容量很大時(shí)，開關(guān)的通斷引起對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而引起電網(wǎng)電壓閃變。相位控制調(diào)壓適用于電動(dòng)機(jī)速度控制或電熱控制。其主要缺點(diǎn)是輸出電壓包含較多的諧波分量，當(dāng)負(fù)載是電動(dòng)機(jī)時(shí)，會(huì)使它產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附加諧波損耗，還會(huì)引起電源電壓畸變。為此，須在電源側(cè)和負(fù)載側(cè)分別加濾波網(wǎng)絡(luò)。斬波調(diào)壓電路輸出電壓質(zhì)量較高，對(duì)電源影響也較小，主要缺點(diǎn)是元器件成本較高。

電路變換的連接方式多半比較簡單，即使不簡單，也能為計(jì)算提供一定的方便。最常見到的電路變換是等效變換。這是一種能保證電路的非變換部分中的電壓、電流在變換中維持不變的變換。

已經(jīng)證明，要保證非變換部分中的電壓、電流維持不變，變換成的新電路部分必須是變換部分的等效電路，亦即前者與后者應(yīng)具有相同的外特性。所以，實(shí)現(xiàn)這種變換的關(guān)鍵是求出電路變換部分的等效電路。求等效電路的步驟是：首先，根據(jù)電路變換部分的電路圖用適當(dāng)?shù)姆椒▽懗鲈摬糠值耐馓匦苑匠蹋蝗缓?，根?jù)求得的外特性方程確定等效電路的連接方式（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）和相應(yīng)的元件參數(shù)。

把電路內(nèi)一個(gè)由電阻元件連接成的多射線星形變換成一個(gè)多角形是這類變換中的一個(gè)較為典型的實(shí)例。按上述步驟完成這個(gè)變換應(yīng)首先寫出多射線星形的外特性方程。

在電路計(jì)算中，把幾個(gè)串聯(lián)（或并聯(lián)）的同類元件合并成一個(gè)元件是最簡單的等效變換。戴維南定理和諾頓定理中的等效替換，以及電源模型間的互換也都是等效變換。雖然替代定理中所進(jìn)行的替代是根據(jù)外特性曲線上的一點(diǎn)相同，而不是整個(gè)曲線相同，但因一點(diǎn)相同仍含有等效的意思，故可看成是一種特殊的等效變換。

含受控源電路變換控制量解法初探

隨著有源元件的廣泛使用，含受控源電路的分析也顯得越來越重要。在含受控源的電路中，各支路的響應(yīng)除了受到網(wǎng)絡(luò)拓樸約束外，又增加了新的約束，因而使得分析計(jì)算增加了難度。在用等效變換的方法化簡含受控源的電路時(shí)，一般認(rèn)為，受控源可以當(dāng)作獨(dú)立源一樣參與變換，而控制量則不能變換掉。這就使得等效變換的思路受到了限制，影響了電路的化簡。然而，分析表明，控制量是可以進(jìn)行變換的。

眾所周知，一個(gè)電路中各部分的電流、電壓都要受到基爾霍夫定律、歐姆定律的約束，作為控制量的電流或電壓自然也不例外。這就意味著，作為控制量的某個(gè)電流或電壓可以用其它的電流、電壓來表示。換句話說，我們可以找一個(gè)量作為新的控制量，利用基爾霍夫定律、歐姆定律進(jìn)行控制量的“轉(zhuǎn)移”即變換，從而使原控制量所在支路也能與其它支路一樣參與電路的等效變換。

在對(duì)電路進(jìn)行等效化簡時(shí)，原控制量與其所在支路消失了，但該支路的兩個(gè)端紐卻可以保留下來，因?yàn)樗鼈儗?shí)際上也是原始電路的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，故它們也同時(shí)屬于該支路相連接的外電路。而在變換后的電路中，這兩個(gè)端紐之間的電壓又可以用新的形式來表示，并參與電路的計(jì)算。在變換控制量的同時(shí)，受控源仍然可以當(dāng)作獨(dú)立電源來處理，即將受控電壓源、電阻串聯(lián)組合與受控電流源、電導(dǎo)的并聯(lián)組合相互進(jìn)行等效變換。這樣，就有可能將含受控源的電路最終化簡成單回路電路從而使計(jì)算過程變得簡便。

由以上分析可知：用等效變換方法分析含受控源的電路時(shí)，控制量也是可以變換的，從而使原控制量所在支路與其它支路一樣參與電路變換，也使等效變換這一方法更充分地發(fā)揮其化簡電路的作用，使等效電路更為簡單，運(yùn)算更為簡便；以原控制量所在支路的支路電壓作為新控制量，簡單、方便、容易掌握和運(yùn)用。

負(fù)反饋放大電路變換分析法的討論

對(duì)負(fù)反饋放大電路，可以認(rèn)為信號(hào)只通過基本放大電路，從輸入端傳送到輸出端，反饋信號(hào)只通過反饋網(wǎng)絡(luò)反饋到輸入端，反饋系數(shù)與信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載無關(guān)。因此可以按照一定的變換規(guī)律得到即斷開反饋又考慮了反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)的放大電路。由于可以直接從這個(gè)電路中求出反饋系數(shù)，故將其稱為基本反饋電路。然后求出基本反饋電路的開環(huán)增益和反饋系數(shù)，再根據(jù)負(fù)反饋的一般公式，計(jì)算有反饋時(shí)的閉環(huán)增益、輸入電阻和輸出電阻，這種負(fù)反饋放大電路的分析方法既稱為變換分析法。用變換分析法分析負(fù)反饋放大電路時(shí)，關(guān)鍵在于要按照一定的變換規(guī)律把負(fù)反饋放大電路變換為基本反饋電路，而反饋網(wǎng)絡(luò)應(yīng)包含在基本反饋電路中，但僅起到負(fù)載的作用。

負(fù)反饋放大電路變換為反饋電路的一般規(guī)律

（1）如何從負(fù)反饋放大電路中找出基本反饋電路輸出回路

從負(fù)反饋放大電路輸入端看：如果是串聯(lián)反饋 ,將負(fù)反饋放大電路輸入端開路；如果是并聯(lián)反饋，將負(fù)反饋放大電路輸入端短路(U_i=0)；從負(fù)反饋放大電路輸出端得到的交流通路即為基本反饋電路輸出回路的交流通路。

（2）如何從負(fù)反饋放大電路中找出基本反饋電路輸入回路

從負(fù)反饋放大電路輸出端看：如果是電壓反饋，將負(fù)反饋放大電路輸出端短路(U₀=0)；如果是并聯(lián)反饋，將負(fù)反饋放大電路輸出端開路(I₀= 0)；從負(fù)反饋放大電路輸入端得到的交流通路即為基本反饋電路輸入回路的交流通路。經(jīng)過以上變換，可求得即斷開反饋又考慮了反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)的基本反饋電路。

負(fù)反饋放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的計(jì)算步驟

(1) 確定反饋類型，依照變換分析法，從負(fù)反饋放大電路中求出基本反饋電路；

(2) 在基本反饋電路中求出反饋系數(shù)F，開環(huán)增益A；

(3) 求出反饋深度；

(4) 利用反饋深度，結(jié)合負(fù)反饋放大電路，求出閉環(huán)增益、輸入電阻、輸出電阻。

直流變換電路按功率傳輸方向可分為單向電路和雙向電路。前者的出端電壓、電流平均值只能維持一種極性，又稱單象限直流變換電路。后者的出端電壓或電流平均值極性可變，即電能可在電源和負(fù)載間雙向傳輸，又稱雙象限直流變換電路。若電路中出端電壓和電流平均值的極性均可變，則稱為四象限直流變換電路。單象限電路是常用的基本直流電壓變換電路。

它分為降壓型電路（輸出端電壓平均值恒低于其輸入端電壓平均值）、升/降壓型電路（輸出端電壓平均值既可低于也可高于其輸入端電壓平均值）、升壓型電路（輸出端電壓平均值恒高于輸入端電壓平均值）和丘克電路(出入端電流均連續(xù)、所含諧波分量較小的升/降壓型電路)。雙象限電路包括輸出電流極性可逆的變換電路和輸出電壓極性可逆的變換電路。前者的常用電路有級(jí)聯(lián)電路（由降壓型和升壓型電路級(jí)聯(lián)而成）和丘克電路（由單象限丘克電路反并聯(lián)而成）。后者中若負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，可構(gòu)成具有再生制動(dòng)能力的可逆調(diào)速系統(tǒng) ，如吊車卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的拖動(dòng)系統(tǒng)。提升重物時(shí)電機(jī)工作于正轉(zhuǎn)的電動(dòng)狀態(tài)；降下重物時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作于發(fā)電狀態(tài)（電磁轉(zhuǎn)矩用作制動(dòng)）。四象限電路在生產(chǎn)中用以構(gòu)成具有摩擦負(fù)載的可逆直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（具位能負(fù)載的可逆直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)可用雙象限直流變換電路）。按其主電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路（包括全橋電路、半橋電路）和推挽式電路（由兩只雙象限丘克電路按推挽連接構(gòu)成，又稱四象限丘克電路）。2100433B