第6章交流電力控制電路和交交變頻電路

1、交流-交流變流電路 一種形式的交流變成另一種形式交流的電路， 可改變相關(guān)的電壓、電流、頻率和相數(shù)等交流電力控制電路交流電力控制電路變頻電路變頻電路只改變電壓、電流或控制電路的通斷，不改變頻率改變頻率，大多不改變相數(shù)，也有改變相數(shù)的交流調(diào)壓電路相位控制（或斬控式）交流調(diào)功電路及交流無觸點開關(guān)通斷控制交交變頻電路交直交變頻電路1.晶閘管交交變頻電路2.矩陣式變頻電路先把交流整流成直流，再把直流逆變成另一種頻率或可變頻率的交流,間接變頻電路u交流電力控制電路的結(jié)構(gòu) 兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，控制晶閘管 就可控制交流電力u交流電力控制電路的類型交流調(diào)壓電路:交流調(diào)功電路:交流電力電子開關(guān):每

2、半個周波控制晶閘管開通相位，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值以交流電周期為單位控制晶閘管通斷，改變通斷周期數(shù)的比，調(diào)節(jié)輸出功率的平均值并不著意調(diào)節(jié)輸出平均功率，而只是根據(jù)需要接通或斷開電路。ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTtOtOtOtROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTtOtOtOt1 電阻負載電阻負載在 u1的正半周和負半周，分別對VT1和VT2的開通角a進行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓正負半周a 起始時刻（a =0）均為電壓過零時刻，穩(wěn)態(tài)時，正負半周的a 相等負載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負載電流（也即電源電流）和負載電壓的波形相同 aaa=2sin21dsin21121oUt

3、tUURUIoo=)22sin1 (21sin221121aaa=RUtdRtUITaa=2sin211oo1ooUUIUIUSP電阻負載單相交流調(diào)電阻負載單相交流調(diào)壓電路及其波形壓電路及其波形ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVT tO tO tO t aaa=2sin21dsin21121oUttUURUIoo=)22sin1 (21sin221121aaa=RUtdRtUITaa=2sin211oo1ooUUIUIUSP阻感負載單相交流調(diào)壓電路及其波形)22sin(2sin1)()sin2(1121oaaaa=UtdtUUacos)2cos(sin21=ZU=aaaa)d()si

4、n()sin(2212tg1VTtetZUIt瞬態(tài)微分方瞬態(tài)微分方程求解可得程求解可得VTII20=, 5 , 3, 1o)sincos()(nnntnbtnatu) 12(cos2211=aUa)(22sin2211aa=Ub=1) 1cos(111) 1cos(1121aannnnUan=aa) 1sin(11) 1sin(1121nnnnUbn(n=3,5,7,)22on21nnbaU=060120180圖4-6基波3次5次7次觸發(fā)延遲角a/( )In/I*/%20406080100電阻負載單相交流調(diào)壓電路基電阻負載單相交流調(diào)壓電路基波和諧波電流含量波和諧波電流含量RUI/onon=a時

5、阻感負載交流調(diào)壓電路工作波形波形分析: VT1提前通，L被過充電，放電時間延長， VT1的導(dǎo)通角超過 觸發(fā)VT2時， io尚未過零， VT1仍導(dǎo)通， VT2不通io過零后， VT2開通， VT2導(dǎo)通角小于方程式(6-5)和(6-6)所得io表達式仍適用，只是at 過渡過程和帶R-L負載的單相交流電路在t =a (a )時合閘的過渡過程相同 io由兩個分量組成：正弦穩(wěn)態(tài)分量、指數(shù)衰減分量 衰減過程中， VT1導(dǎo)通時間漸短， VT2的導(dǎo)通 時間漸長 穩(wěn)態(tài)的工作情況和a =時完全相同ttttaaOOOuG1G2T1T2RL圖4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3圖圖4-7 斬控式

6、交流調(diào)壓電路斬控式交流調(diào)壓電路4斬控式交流調(diào)壓電路斬控式交流調(diào)壓電路一般采用全控型器一般采用全控型器件作為開關(guān)器件件作為開關(guān)器件基本原理和直流斬波電路有類似之處基本原理和直流斬波電路有類似之處u1正半周正半周u1負半周負半周設(shè)斬波器件（設(shè)斬波器件（V1或或V2）導(dǎo)通時間為）導(dǎo)通時間為ton，開關(guān)周期為，開關(guān)周期為T，則導(dǎo)通比，則導(dǎo)通比a a = ton/T，改變，改變a a 可調(diào)節(jié)輸出電壓可調(diào)節(jié)輸出電壓斬波控制斬波控制斬波控制斬波控制續(xù)流通道續(xù)流通道續(xù)流通道續(xù)流通道圖圖4-8 電阻負載斬控式交電阻負載斬控式交流調(diào)壓電路波形流調(diào)壓電路波形RL圖4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4

7、VD3單相單相-斬控式交流調(diào)壓電路波形斬控式交流調(diào)壓電路波形n負載acn負載abca)b)負載abcc)負載bd) 圖4-9abcuaubuciaUa0nuaubucianuaubucianuaubuciaVT1VT3VT4VT5VT6VT2a) 星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié) b) 線路控制三角形聯(lián)結(jié)線路控制三角形聯(lián)結(jié)c) 支路控制三角形聯(lián)結(jié)支路控制三角形聯(lián)結(jié) d) 中點控制三角形聯(lián)結(jié)中點控制三角形聯(lián)結(jié)三相三線三相四線1星形聯(lián)結(jié)電路a =30，分析，分析a相波形。相波形。5.6通通01.5.6通通,Ua1.6通通Uab/21.2.6通通,Ua1.2通通Uac/21.2.3通通,Uaa =60，分析，分析a

8、相波形。相波形。5.6通通01.6通通Uab/21.2通通Uab/2a =120，分析，分析a相波形。相波形。4. 5 通通Uac/2無器件無器件導(dǎo)通導(dǎo)通5. 6 通通0無器件無器件導(dǎo)通導(dǎo)通1. 6 通通Uab/2無器件無器件導(dǎo)通導(dǎo)通圖4-10c)晶閘管導(dǎo)通區(qū)間a)a晶閘管導(dǎo)通區(qū)間晶閘管導(dǎo)通區(qū)間b)a4 32 35 3302 4 32 35 3302 a4 32 35 3302 uaouaouaouauauauab2uac2uab2uac2uab2uac2t1t2t3t1t2t3VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5VT5VT5VT1VT3VT4VT6VT2VT6VT5VT5VT1V

9、T3VT4VT6VT2VT6VT5VT5VT1VT3VT5VT4VT2VT4VT6a) a a =30 b) a a =60 c) a a =120(1) 0 a 60：三管導(dǎo)通與兩管導(dǎo)通交替，每管導(dǎo)通180a 。但a =0時一直是三管導(dǎo)通(2) 60 a 90：兩管導(dǎo)通，兩管導(dǎo)通，每管導(dǎo)通每管導(dǎo)通120(3) 90 a 150：兩管導(dǎo)兩管導(dǎo)通與無晶閘管導(dǎo)通交替，每通與無晶閘管導(dǎo)通交替，每相每管導(dǎo)通相每管導(dǎo)通150- a，兩管共兩管共導(dǎo)通角度為導(dǎo)通角度為3002 a異同u與交流調(diào)壓電路的電路形式完全相同控制方式不同：將負載與電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，改變通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負載所消耗的平均u應(yīng)用常用于電爐的溫度控制因其直接調(diào)節(jié)對象是電路的平均輸出功率,所以稱為交流調(diào)功電路控制對象時間常數(shù)很大，以周波數(shù)為單位控制即可通常晶閘管導(dǎo)通時刻為電源電壓過零的時刻，負載 電壓電流都是正弦波，不對電網(wǎng)電壓電流造成通常 意義的諧波污染u電阻負載時的工作情況電阻負載時的工作情況 控制周期為M倍電源周期，晶閘管在前N個周期 導(dǎo)通，后MN個周期關(guān)斷M電源周期控制周期=M倍電源周期=24M