電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第6章 交流調(diào)壓電路

1、Fundamentals of Power Electronics Technology 電力電子技術(shù)基礎(chǔ)South China University of Technology第三部分 電力電子變換電路6South China University of Technology第6章 交流調(diào)壓電路交流-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只改變電壓、電流或控制電路的通斷，不改變頻率交流調(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)通斷控制變頻電路改變頻率，大多不改變相數(shù)，也有改變相數(shù)的交交變頻電路直接把一種頻率的交流

2、變成另一種頻率或可變頻率的交流，直接變頻電路交交變頻電路交直交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,間接變頻電路電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第三部分 電力電子變換電路交流交流變流電路交流調(diào)壓電路每半個周波控制晶閘管開通相位，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值交流調(diào)功電路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)輸出功率的平均值交流電力電子開關(guān)并不在意調(diào)節(jié)輸出平均功率，而只是根據(jù)需要接通或斷開電路電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第三部分 電力電子變換電路交流電力控制電路的結(jié)構(gòu)和類型兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，控制晶閘管就可控制交流電力電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第三部分 電力電子變換電路交流調(diào)壓

3、電路的應(yīng)用燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制）異步電動機軟起動異步電動機調(diào)速供用電系統(tǒng)對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)在高壓小電流或低壓大電流直流電源中，用于調(diào)節(jié)變壓器一次電壓6.1 相控單相交流調(diào)壓電路電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第三部分 電力電子變換電路電阻負(fù)載工作原理：在 u1的正半周和負(fù)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(fù)半周a 起始時刻（a =0）均為電壓過零時刻，穩(wěn)態(tài)時，正負(fù)半周的a 相等負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流（也即電源電流）和負(fù)載電壓的波形相同電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第三部分 電力電子變換電路數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 負(fù)載電壓有效值(6-3) 負(fù)載電流有效值 (6-4

4、) 晶閘管電流有效值(6-2) 功率因數(shù)(6-5)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第三部分 電力電子變換電路輸出電壓的調(diào)節(jié)輸出電壓與a的關(guān)系:移相范圍為0 a 。 a =0時，輸出電壓為最大， Uo=U1。隨a的增大，Uo降低， a =時， Uo =0。與a的關(guān)系： a =0時，功率因數(shù)=1， a增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，降低電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負(fù)載阻感負(fù)載時a的移相范圍 負(fù)載阻抗角：j = arctan(wL / R) 晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時負(fù)載電流為正弦波，相位滯后于u1的角度為j 在用晶閘管控制時，只能進行滯后控制，使負(fù)載電流更為滯后，而無法使其超前 a =0時刻仍定為u1過零的

5、時刻，a的移相范圍應(yīng)為j a 電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負(fù)載在t = a時刻開通VT1，負(fù)載電流滿足 解方程得式中 ,為晶閘管導(dǎo)通角利用邊界條件：t = a +時io =0,可求得： VT2導(dǎo)通時，上述關(guān)系完同，只是io極性相反，相位差180單相交流調(diào)壓電路以為參變量的和a關(guān)系曲線電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路數(shù)量關(guān)系負(fù)載電壓有效值 晶閘管電流有效值 負(fù)載電流有效值 電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路a j 時的工作情況 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，

6、VT2導(dǎo)通角小于io表達式仍適用，只是at 過渡過程和帶R-L負(fù)載的單相交流電路在t =a (a j)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 =j時完全相同6.2 相控三相交流調(diào)壓電路電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路三相交流調(diào)壓電路的接法星形聯(lián)結(jié)線路控制三角形聯(lián)結(jié)支路控制三角形聯(lián)結(jié)中點控制三角形聯(lián)結(jié)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路星型連接星型連接可分為三相三線和三相四線兩種情況三相四線基本原理：相當(dāng)于三個單相交流調(diào)壓電路的組合，三相互相錯開120工作。基波和3倍次以外的諧波在三相

7、之間流動，不流過零線問題：三相中3倍次諧波同相位，全部流過零線。零線有很大3倍次諧波電流。a=90時，零線電流甚至和各相電流的有效值接近電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路星型連接 三相三線，電阻負(fù)載時的情況 任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路 電流通路中至少有兩個晶閘管，應(yīng)采用雙脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā) 觸發(fā)脈沖順序和三相橋式全控整流電路一樣， 為VT1 VT6,依次相差60 相電壓過零點定為a的起點， a角移相范圍是0150電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路Y型連接電阻負(fù)載工作原理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（ a =30 ）60 a 90：

8、兩管導(dǎo)通，每管導(dǎo)通120電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路Y型連接電阻負(fù)載工作原理（ a =60 ）90 a 150：兩管導(dǎo)通與無晶閘管導(dǎo)通交替，導(dǎo)通角度為3002 a電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路Y型連接電阻負(fù)載工作原理（ a =120 ）6.3.1 交流斬波電路電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路斬控式交流調(diào)壓電路工作原理基本原理和直流斬波電路有類似之處u1正半周，用V1進行斬波控制，V3提供續(xù)流通道u1負(fù)半周，用V2進行斬波控制，V4提供續(xù)流通道設(shè)斬波器件（V1或V2）導(dǎo)通時間為ton，開關(guān)周期為T，則導(dǎo)通比a = ton/T，改變a 可調(diào)節(jié)輸出電壓一般采用全控型器件作為開

9、關(guān)器件電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路斬控式交流調(diào)壓電路特性電源電流的基波分量和電源電壓同相位，即位移因數(shù)為1電源電流不含低次諧波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波功率因數(shù)接近16.3.2 交流調(diào)功電路電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同電路形式完全相同控制方式不同：將負(fù)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(fù)載所消耗的平均功率應(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(fù)載電壓電流都是正弦波，不對電網(wǎng)電壓

10、電流造成通常意義的諧波污染電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路交流調(diào)功的原理 當(dāng)m=2、n=1時的電路波形負(fù)載電壓和負(fù)載電流（也即電源電流）,重復(fù)周期為m+n倍電源周期圖4-13電阻負(fù)載時的工作情況控制周期導(dǎo)通m個電源周期，關(guān)斷n個周期電源周期控制周期=m+n倍電源周期O導(dǎo)通段=m+nuowtm電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路交流調(diào)功的兩種方式6.3.3 交流電子開關(guān)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路交流電子開關(guān)晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路作用：代替機械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用優(yōu)點：響應(yīng)速度快，無觸點，壽命長，可頻繁控制通斷與交流調(diào)功電路的區(qū)別并不控制電路的平均輸出功率通常沒有明確的控制周期，只是根據(jù)需要控制電路的接通和斷開控制頻度通常比交流調(diào)功電路低得多電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路交流電子開關(guān)電路電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路交流電子開關(guān)的應(yīng)用 晶閘管投切電容器（