第6章晶閘管變流裝置

電力電子裝置及系統(tǒng)

第６章晶閘管變流裝置信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院電工自動(dòng)化系1第六章晶閘管變流裝置

§6.1晶閘管交流變換器交流調(diào)功器工作原理

*§6.2晶閘管相控調(diào)速系統(tǒng)*§6.3交流凈化型穩(wěn)壓電源交流凈化型穩(wěn)壓電源工作原理§6.4晶閘管諧振型逆變器諧振逆變器主電路結(jié)構(gòu)一個(gè)400Hz諧振逆變器實(shí)例

26.1晶閘管交流

變換器交流調(diào)功器概述

3功能：調(diào)節(jié)輸出功率（對電壓、電流波形沒有嚴(yán)格要求）應(yīng)用：主要用于以鎳鉻或鐵鉻鋁材料為發(fā)熱元件的電熱裝置的溫度自動(dòng)控制控制模式：過零觸發(fā)半周波控制（定周期/變周期）、移相觸發(fā)控制。定周期過零觸發(fā)變周期過零觸發(fā)過零觸發(fā)半周波控制型調(diào)功器46.1晶閘管交流變換器（續(xù)）將交流電源每N個(gè)電壓半周定為一個(gè)調(diào)節(jié)周期T，在該調(diào)節(jié)周期內(nèi)調(diào)節(jié)導(dǎo)通電壓半周的個(gè)數(shù)M來調(diào)節(jié)輸出功率。調(diào)相觸發(fā)調(diào)功器特點(diǎn)：負(fù)載得到的電壓(電流)波形總是完整的正弦波，避免了電流的瞬時(shí)沖擊，功率因數(shù)高，但調(diào)節(jié)周期較長。調(diào)相觸發(fā)型調(diào)功器56.1晶閘管交流變換器（續(xù)）以每個(gè)交流電壓半周為調(diào)節(jié)周期，通過調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通相位角進(jìn)行調(diào)功。調(diào)節(jié)周期僅為0.01s，對于熱慣性小的加熱系統(tǒng)也適應(yīng)。調(diào)相觸發(fā)調(diào)功器特點(diǎn)：負(fù)載的電壓(電流)是缺角正弦波，功率因數(shù)差，且存在高次諧波，對電網(wǎng)和無線電波會產(chǎn)生射頻干擾。。調(diào)功器基本原理框圖66.1晶閘管交流變換器（續(xù)）零脈沖電路導(dǎo)通比電路過流截止電路“與”門電路脈沖變壓器調(diào)功器主電路基本連接型式76.1晶閘管交流變換器（續(xù)）圖中雙相晶閘管可用兩反并聯(lián)普通晶閘管代替注意雙向晶閘管和普通晶閘管額定電流的定義有所不同*6.2晶閘管相控調(diào)速系統(tǒng)無論直流電機(jī)還是交流電機(jī)，在改變它們的輸入電壓時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速將隨之改變，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸入電壓控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，稱為調(diào)壓調(diào)速。晶閘管相控整流直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)晶閘管相控交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

異步電動(dòng)機(jī)定子供電頻率不變時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩與輸入電壓有效值的平方成正比，利用交流調(diào)壓電路，可以達(dá)到調(diào)速目的。線饒式異步電動(dòng)機(jī)串級調(diào)速

采用相控有源逆變調(diào)節(jié)逆變角，改變了回饋至電網(wǎng)的轉(zhuǎn)差功率從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速，調(diào)速裝置的功率遠(yuǎn)小于電動(dòng)機(jī)的功率，特別適合大功率應(yīng)用（幾千千瓦）。

8基本工作原理9*6.3交流穩(wěn)壓凈化電源對雙向晶閘管T進(jìn)行相控，可改變等效電感L2，從而改變L2、C2并聯(lián)的等效電抗的大小及性質(zhì)（感性或容性），也就改變了補(bǔ)償電壓U2的大小和相位，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓目的。6.4晶閘管諧振型逆變器諧振逆變器主電路結(jié)構(gòu)串聯(lián)諧振逆變電路電容分壓電路移相調(diào)壓一個(gè)400Hz諧振逆變器實(shí)例主電路控制電路

106.4.1諧振逆變器主電路基本串聯(lián)諧振逆變電路15諧振頻率與工作頻率之比為1.35左右時(shí)，在諧振電容C1上能得到失真系數(shù)小于5%的正弦波。在負(fù)載變化時(shí)，諧振頻率會變化，正弦波的正弦度降低，如果負(fù)載過重，諧振頻率進(jìn)一步降低，自然換流點(diǎn)后移，有可能造成橋臂直通。6.4.1諧振逆變器主電路（續(xù)）電容分壓電路16當(dāng)負(fù)載使得輸出等效電容C1*減小，諧振頻率增加，輸出電壓降低，但輸出電壓在等效電容C1*上的分壓比增加，使輸出電壓基本不變。C2=2C1時(shí)，無論是電阻性、電感性或電容性負(fù)載，當(dāng)系統(tǒng)開環(huán)工作時(shí)，從空載到滿載，電壓變化不超過3％。

6.4.1諧振逆變器主電路（續(xù)）移相調(diào)壓17為了使逆變電壓能隨輸入電壓變化時(shí)而被調(diào)控，可以采用移相調(diào)壓的方法實(shí)現(xiàn)。T1和T2由一對間隔1800的脈沖交替觸發(fā)，T3和T4由另一對間隔1800的脈沖交替觸發(fā)，觸發(fā)周期相同。T4觸發(fā)脈沖比T1觸發(fā)脈沖滯后一個(gè)時(shí)間上的相位角θ(θ＝ωt)，改變t就改變了兩個(gè)逆變電壓的相位θ

，從而可以調(diào)節(jié)和控制負(fù)載電壓的大小。

6.4.2一個(gè)400Hz諧振逆變器實(shí)例18主電路圖6.4.2一個(gè)400Hz諧振逆變器實(shí)例主電路圖（續(xù)）

19遙控盒：電壓、頻率、故障指示；起停按鈕；電壓調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)。浪涌抑制電路輸入濾波電路移相全橋電路主電壓器、反饋?zhàn)儔浩鳂虮壑蓖ūＷo(hù)電路6.4.2一個(gè)400Hz諧振逆變器實(shí)例控制電路

20控制電路之輔助電源

21控制電路之控制芯片

22UC3524內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制電路之控制芯片（續(xù)）

24UC3524外部電路控制電路之控制芯片（續(xù)）

25UC3524實(shí)現(xiàn)移相調(diào)壓UC3524的輸出A的上升沿觸發(fā)Q1管下降沿觸發(fā)Q3管，輸出B的上升沿觸發(fā)Q2管下降沿觸發(fā)Q4管，脈寬越寬，Q1、Q4之間的觸發(fā)時(shí)間差越大，電壓就減少?？刂齐娐分}沖形成及驅(qū)動(dòng)

26控制電路之脈沖形成及驅(qū)動(dòng)（續(xù)）

27Q2Q4Q1Q3BA控制電路之過流保護(hù)