電力電子技術(shù)模塊6

模塊6交交變換電路6.1交流調(diào)壓電路概述6.2單相交流調(diào)壓電路6.3三相交流調(diào)壓電路6.4其他交流電力控制電路6.5任務(wù)實施---交流調(diào)壓電路測試6.6知識拓展---交交變頻電路小結(jié)16.1交流調(diào)壓電路概述交流調(diào)壓電路采用兩單向晶閘管反并聯(lián)（圖6-1(a)）或雙向晶閘（圖6-1（b）），實現(xiàn)對交流電正、負(fù)半周的對稱控制，達(dá)到方便調(diào)節(jié)輸出交流電壓大小的目的，或?qū)崿F(xiàn)交流電路的通、斷控制。圖6-1交流調(diào)壓電路2交流調(diào)壓電路一般有三種控制方式，其原理如圖6-2所示。6.1交流調(diào)壓電路概述圖6-2交流調(diào)壓電路控制方式3（1）通斷控制通斷控制是在交流電壓過零時刻導(dǎo)通或關(guān)斷晶閘管，使負(fù)載電路與交流電源接通幾個周波，然后再斷開幾個周波，通過改變導(dǎo)通周波數(shù)與關(guān)斷周波數(shù)的比值，實現(xiàn)調(diào)節(jié)交流電壓大小的目的。通斷控制時輸出電壓波形基本正弦，無低次諧波，但由于輸出電壓時有時無，電壓調(diào)節(jié)不連續(xù)，會分解出分?jǐn)?shù)次諧波。如用于異步電機調(diào)壓調(diào)速，會因電機經(jīng)常處于重合閘過程而出現(xiàn)大電流沖擊，因此很少采用。一般用于電爐調(diào)溫等交流功率調(diào)節(jié)的場合。6.1交流調(diào)壓電路概述4（2）相位控制與可控整流的移相觸發(fā)控制相似，在交流的正半周時觸發(fā)導(dǎo)通正向晶閘管、負(fù)半周時觸發(fā)導(dǎo)通反向晶閘管，且保持兩晶閘管的移相角相同，以保證向負(fù)載輸出正、負(fù)半周對稱的交流電壓波形。相位控制方法簡單，能連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓大小。但輸出電壓波形非正弦，含有豐富的低次諧波，在異步電機調(diào)壓調(diào)速應(yīng)用中會引起附加諧波損耗，產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩等。（3）斬波控制斬波控制利用脈寬調(diào)制技術(shù)將交流電壓波形分割成脈沖列，改變脈沖的占空比即可調(diào)節(jié)輸出電壓大小。6.1交流調(diào)壓電路概述56.2單相交流調(diào)壓電路一、電阻負(fù)載:圖6-3單向交流調(diào)壓電阻負(fù)載電路66.2單相交流調(diào)壓電路可調(diào)光臺燈的實用電路:R2、C2阻容電路的作用:

在α角較大時，RP阻值較大，C1充電緩慢。電源電壓已過峰值并降得很低，uC1不足以擊穿雙向二極管。增設(shè)R2、C2阻容電路后，在大α角時,電壓uC2給電容C1增加一個充電“電源”，以保證晶閘管VT可靠觸發(fā)導(dǎo)通，增大調(diào)壓范圍圖6-4雙向晶閘管調(diào)壓電路7二、電感性負(fù)載圖6-5單相交流調(diào)壓電感負(fù)載電路及波形8二、電感性負(fù)載１、α＞φ由圖a可見，α＞φ,θ＜180°，正負(fù)半波電流斷續(xù)。α愈大，θ愈小。即α的移相在（180°-φ）范圍內(nèi)，可以得到連續(xù)可調(diào)的交流電壓。２、α=φ由圖b可見，當(dāng)α=φ時,θ=180°，即正負(fù)半周電流臨界連續(xù)。相當(dāng)于晶閘管失去控制。9二、電感性負(fù)載３、α＜φ負(fù)載電流只有正半波部分，出現(xiàn)很大直流分量，電路不能正常工作。采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。這樣即使α＜φ，則在剛開始觸發(fā)晶閘管的幾個周波內(nèi)，兩管的電流波形還是不對稱的。但經(jīng)幾周波后，負(fù)載電流即成為對稱連續(xù)的正弦波，電流滯后電壓φ角。106.2單相交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓有如下特點：1)電阻負(fù)載時，負(fù)載電流波形與單相橋式可控整流交流側(cè)電流一致。改變控制角α可以連續(xù)改變負(fù)載電壓有效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目的。2)電感性負(fù)載時，不能用窄脈沖觸發(fā)。否則當(dāng)α＜φ時，會出現(xiàn)一個晶閘管無法導(dǎo)通，并產(chǎn)生很大直流分量電流，燒毀熔斷器或晶閘管。3）電感性負(fù)載時，最小控制角αmin=φ（阻抗角）。所以α的移相范圍為φ～180°；電阻負(fù)載時移相范圍為0～180°。116.3三相交流調(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)121.交流調(diào)功電路利用過零觸發(fā)方式來控制晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷，來實現(xiàn)在設(shè)定的周期范圍內(nèi)，將電路接通幾個周波，然后斷開幾個周波，通過改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷時間的比例，達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載兩端交流電壓即負(fù)載功率的目的。因而這種裝置也稱調(diào)功器或周波控制器。由過零觸發(fā)開關(guān)電路組成的單相交流調(diào)功器過零觸發(fā)：在電壓過零時給晶閘管以觸發(fā)脈沖，使晶閘管工作狀態(tài)始終處于全導(dǎo)通或全阻斷。

6.4其他交流電力控制電路13調(diào)功器的輸出功率調(diào)功器輸出電壓有效值設(shè)定周期Tc內(nèi)導(dǎo)通的周波數(shù)為n，每個周波的周期為T

圖6-6過零觸發(fā)調(diào)節(jié)周波電壓的波形1.交流調(diào)功電路14

交流開關(guān)可用兩只普通晶閘管或者兩只自關(guān)斷電力電子器件反并聯(lián)組成。由于出現(xiàn)了雙向晶閘管，可以用一只雙向晶閘管代替兩只反并聯(lián)器件，使電路大大簡化。

圖6-7晶閘管開關(guān)的基本形式晶閘管開關(guān)的基本形式

2.交流無觸點開關(guān)15★采用THPDD實訓(xùn)臺、雙蹤示波器、萬用表、數(shù)字表等進(jìn)行實訓(xùn)?！飭蜗嘟涣麟娫床捎?20V，觸發(fā)電路采用TCA785集成觸發(fā)?！锢L制單相交流調(diào)壓電路原理圖?！镞B接實際接線圖?！?/p>

TCA785觸發(fā)電路原理的學(xué)習(xí)與調(diào)試?！镎{(diào)節(jié)電位器RP1、RP2觀察觸發(fā)角變化并記錄?！?/p>

用示波器觀察單相交流調(diào)壓電路負(fù)載兩端電壓的波形隨觸發(fā)角變化的情況。★

單相交流調(diào)壓電路帶電阻性負(fù)載時負(fù)載電壓波形的測定。★

單相交流調(diào)壓電路帶阻感負(fù)載時負(fù)載電壓波形的測定。★總結(jié)測試結(jié)論。6.5任務(wù)實施---交流調(diào)壓電路測試16思考題交流調(diào)壓在阻感負(fù)載時可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？如何解決？交流調(diào)壓有哪些控制方式？有哪些應(yīng)用場合？176.6知識拓展---交交變頻電路交—交變頻電路是一種可直接將某固定頻率交流交換成可調(diào)頻率交流的頻率變換電路，無需中間直流環(huán)節(jié)。與交—直—交間接變頻相比，提高了系統(tǒng)變換效率。又由于整個變頻電路直接與電網(wǎng)相連接，各晶閘管元件上承受的是交流電壓，故可采用電網(wǎng)電壓自然換流，無需強迫換流裝置，簡化了變頻器主電路結(jié)構(gòu)，提高了換流能力。18基本工作原理6.6知識拓展---交交變頻電路當(dāng)正組變流器工作在整流狀態(tài)時、反組封鎖，以實現(xiàn)無環(huán)流控制，負(fù)載Z上電壓為上（+）、下（-）；反之當(dāng)反組變流器處于整流狀態(tài)而正組封鎖時，負(fù)載電壓為上（-）、下（+），負(fù)載電壓交變。若以一定頻率控制正、反兩組變流器交替工作（切換），則向負(fù)載輸出交流電壓的頻率就等于兩組變流器的切換頻率，而輸出電壓大小則決定于晶閘管的觸發(fā)角196.6知識拓展---交交變頻電路

交—交變頻電路與交—直—交變頻電路比較變頻電路類型比較內(nèi)容交—交型交—直—交型換能形式一次換能，效率高兩次換能，效率較低換流方式電網(wǎng)電壓自然換流強迫或負(fù)載換流，或自關(guān)斷器件使用器件數(shù)量多，利用率低較少，利用率高調(diào)頻范圍電網(wǎng)頻率無限制輸入功率因數(shù)較低一般相控調(diào)壓時，低頻低壓時低；不控整流時（PWM逆變）較高適用場合低速、大功率交流電機拖動系統(tǒng)各種交流電機拖動系統(tǒng)，穩(wěn)壓和不停電電源20小結(jié)（1）采用移相控制交流調(diào)壓、交—交變頻與采用通斷控制的交流調(diào)功、無觸開關(guān)在晶閘管觸發(fā)控制上的區(qū)別。（2）單相、三相交流調(diào)壓電路的構(gòu)成和基本工作原理。改變控制大小可獲得大小可調(diào)的交流電壓輸出，其波形為“缺塊”正弦波。正因為電壓波形有缺損，才改變了輸出電壓有效值，達(dá)到了調(diào)壓的目的，但同時也帶來了諧波問題。（3）感性負(fù)載時交流調(diào)壓電路對觸發(fā)脈沖的要求。交流調(diào)壓器帶電感—電阻負(fù)載時，為使電路工作正常，需保證：1）；2）采用寬度大于60o的寬脈沖或后沿固定、前沿可調(diào)、最大寬度可達(dá)180o的脈沖列觸發(fā)。（4）交流調(diào)功電路基本工作原理。采用交流調(diào)壓電路，在交流電壓過零時刻將負(fù)載與電源接通幾個周波