交流電力控制電路第四章

4-1

引言

4.1交流調(diào)壓電路

4.2其他交流電力控制電路簡(jiǎn)介

本章要點(diǎn)第4章交流電力控制電路4-2

本章主要講述交流-交流變流電路

把一種形式的交流變成另一種形式交流的電路交流電力控制電路只改變電壓,電流或控制電路的通斷,而不改變頻率的電路。交流調(diào)壓電路相位控制交流調(diào)功電路通斷控制第4章交流電力控制電路和交交變頻電路4-34.1

交流調(diào)壓電路

原理兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，通過(guò)對(duì)晶閘管的控制就可控制交流電力。

電路圖4-4

應(yīng)用

1燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制)。

2異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。

3異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。

4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。4.1

交流調(diào)壓電路4-5

4.1.1

單相交流調(diào)壓電路

4.1.2

三相交流調(diào)壓電路4.1

交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路1．電阻負(fù)載原理分析在u1的正半周和負(fù)半周，分別對(duì)VT1和VT2的開(kāi)通角a進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓正負(fù)半周a起始時(shí)刻（a=0）均為電壓過(guò)零時(shí)刻，穩(wěn)態(tài)時(shí)，正負(fù)半周的a

相等4.1.1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4-7Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt4.1.1單相交流調(diào)壓電路1)

電阻負(fù)載圖4-1

電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形

輸出電壓與α的關(guān)系:

移相范圍為0≤a

≤π。

a

=0時(shí)，輸出電壓為最大。Uo=U1,隨a

的增大，Uo降低，a

=π時(shí)，Uo=0。λ與a的關(guān)系:

a=0時(shí)，功率因數(shù)λ=1，a增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，λ降低。4-8

若晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)載電流為正弦波，相位滯后于u1的角度為j，當(dāng)用晶閘管控制時(shí)，只能進(jìn)行滯后控制，使負(fù)載電流更為滯后。a

=0時(shí)刻仍定為u1過(guò)零的時(shí)刻，a的移相范圍應(yīng)為j

≤a

≤π。1)

阻感負(fù)載

0.6Ou1

u1uoiouVTwtOwtOwtwtOuuG1

G1uG2OOwtwt圖4-2

電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形

負(fù)載阻抗角：

j

=arctan(wL

/R)VT14.1.1單相交流調(diào)壓電路4-9圖4-5a<j時(shí)阻感負(fù)載交流調(diào)壓電路工作波形當(dāng)阻感負(fù)載,a

<j時(shí)電路工作情況。圖4-2阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路VT1的導(dǎo)通時(shí)間超過(guò)π。觸發(fā)VT2時(shí)，

io尚未過(guò)零，VT1仍導(dǎo)通，VT2不會(huì)導(dǎo)通。io過(guò)零后，VT2才可開(kāi)通，VT2導(dǎo)通角小于π。衰減過(guò)程中，VT1導(dǎo)通時(shí)間漸短，VT2的導(dǎo)通時(shí)間漸長(zhǎng)。4.1.1單相交流調(diào)壓電路4-10不同a、j時(shí)的輸出電壓電流波形4.1.1a>ja=ja<j(寬脈沖)j=04-11q020100601401802010060/(°)180140a/(°)j=90°75°60°45°30°15°0°圖4-3單相交流調(diào)壓電路以a為參變量的θ和a關(guān)系曲線

wt=a

時(shí)刻開(kāi)通晶閘管VT1，可求得θ

（4－7）當(dāng)a=j

時(shí)θ=π當(dāng)a>j

時(shí)θ<π以j

為參變量，利用（4－7)可把a(bǔ)和θ的關(guān)系表示成右圖。4.1.1單相交流調(diào)壓電路4-124.1.2三相交流調(diào)壓電路根據(jù)三相聯(lián)結(jié)形式的不同，三相交流調(diào)壓電路具有多種形式圖4-9三相交流調(diào)壓電路a)星形聯(lián)結(jié)b)線路控制三角形聯(lián)結(jié)c)支路控制三角形聯(lián)結(jié)d)中點(diǎn)控制三角形聯(lián)結(jié)4-13三相四線基本原理：相當(dāng)于三個(gè)單相交流調(diào)壓電路的組合，三相互相錯(cuò)開(kāi)120°工作?；ê?倍次以外的諧波在三相之間流動(dòng)，不流過(guò)零線。問(wèn)題：三相中3倍次諧波同相位，全部流過(guò)零線。零線有很大3倍次諧波電流。a=90°時(shí)，零線電流甚至和各相電流的有效值接近。1)星形聯(lián)結(jié)電路

可分為三相三線和三相四線圖4-9三相交流調(diào)壓電路a)星形聯(lián)結(jié)4.1.2三相交流調(diào)壓電路4-14三相三線，主要分析電阻負(fù)載時(shí)的情況圖4-9三相交流調(diào)壓電路a)星形聯(lián)結(jié)4.1.2三相交流調(diào)壓電路任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路。電流通路中至少有兩個(gè)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(guò)零點(diǎn)定為a的起點(diǎn)，a角移相范圍是0°~150°。4-15

三相三線，電阻負(fù)載時(shí)負(fù)載電壓的情況三相交流調(diào)壓電路4.1.2電路狀態(tài)調(diào)壓器狀態(tài)負(fù)載電壓三相全不通開(kāi)路為零三相全導(dǎo)通直通所接的相電壓其中兩相導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通相負(fù)載電壓=兩相線電壓的1/2；非導(dǎo)通相負(fù)載電壓為零4-16三相交流調(diào)壓電路4.1.2電阻型負(fù)載Y形連接三相交流調(diào)壓器a=00的波形可見(jiàn)從wt=60o開(kāi)始，調(diào)壓器一直處于三相導(dǎo)通即恒直通的狀態(tài)，三相負(fù)載電壓為各自的電源相電壓。4-17三相交流調(diào)壓電路4.1.2電阻型負(fù)載Y形連接三相交流調(diào)壓器a=300的波形4-18(1)a=0°時(shí)一直是三管導(dǎo)通。

0°<a<60°：三管導(dǎo)通與兩管導(dǎo)通交替，每管導(dǎo)通180°－a

。圖4-10不同a角時(shí)負(fù)載相電壓波形a)a=30°4.1.2三相交流調(diào)壓電路4-1960°≤a<90°：兩管導(dǎo)通，每管導(dǎo)通120°。(2)圖4-10不同a角時(shí)負(fù)載相電壓波形b)a

=60°4.1.2三相交流調(diào)壓電路4-20(3)90°≤a<150°：兩管導(dǎo)通與無(wú)晶閘管導(dǎo)通交替，導(dǎo)通角度為300°－2a。圖4-10不同a角時(shí)負(fù)載相電壓波形

c)a=120°4.1.2三相交流調(diào)壓電路4-21三相交流調(diào)壓電路4.1.2vwvw4-224.2

其他交流電力控制電路4.2.1

交流調(diào)功電路4.2.2

交流電力電子開(kāi)關(guān)4-234.2.1

交流調(diào)功電路

交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同比較相同點(diǎn)

電路形式完全相同不同點(diǎn)

控制方式不同交流調(diào)壓電路在每個(gè)電源周期都對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行控制。交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)周期,在斷開(kāi)幾個(gè)周期,通過(guò)通斷周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。4-24

電阻負(fù)載時(shí)的工作情況2pNpM電源周期控制周期=M倍電源周期=2p4pMO導(dǎo)通段=M3pM2pMuou1uo,iowtU12圖4-13交流調(diào)功電路典型波形(M=3、N=2)圖4－1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路4.2.1

交流調(diào)功電路控制周期為M倍電源周期，晶閘管在前N個(gè)周期導(dǎo)通，后M－N個(gè)周期關(guān)斷。負(fù)載電壓和負(fù)載電流（也即電源電流）的重復(fù)周期為M倍電源周期。4-254.2.2

交流電力電子開(kāi)關(guān)概念把晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路中，代替電路中的機(jī)械開(kāi)關(guān)，起接通和斷開(kāi)電路的作用。優(yōu)點(diǎn)

響應(yīng)速度快，無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，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(méi)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(kāi)?？刂祁l度通常比交流調(diào)功電路低得多。4-26晶閘管的投切選擇晶閘管投入時(shí)刻的原則：該時(shí)刻交流電源電壓和電容器預(yù)充電電壓相等，這樣電容器電壓不會(huì)產(chǎn)生躍變，就不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。理想情況下，希望電容器預(yù)充電電壓為電源電壓峰值，這時(shí)電源電壓的變化率為零，電容投入過(guò)程不但沒(méi)有沖擊電流，電流也沒(méi)有階躍變化。12ttttusiCuCVT1VT2ttuVT1uusi