交流-交流變流電路

交流-交流變流電路第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六交流電力控制電路兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，通過控制晶閘管就可控制交流電力交流調(diào)壓電路每半個(gè)周波內(nèi)通過對晶閘管開通相位的控制，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)不調(diào)節(jié)輸出平均功率，只接通或斷開電路，串入電路的晶閘管

6.1

交流調(diào)壓電路第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六

6.1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，通過對晶閘管的控制就可控制交流電力。

電路圖應(yīng)用

1燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制)。

2異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。

3異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。

4供用電系統(tǒng)對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。

5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。第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六

6.1.1單相交流調(diào)壓電路

6.1.2三相交流調(diào)壓電路

6.1交流調(diào)壓電路第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六6.1.1單相交流調(diào)壓電路1．電阻負(fù)載圖6-1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形在交流電源u1的正半周和負(fù)半周，分別對VT1和VT2的開通角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）均為電壓過零時(shí)刻，在穩(wěn)態(tài)情況下，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)載電流和負(fù)載電壓的波形相同。ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTwtOwtOwtOwt第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路在開通角為a時(shí)，負(fù)載電壓有效值Uo、負(fù)載電流有效值Io、晶閘管電流有效值IT和電路的功率因數(shù)λ分別為第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六

a的移相范圍為0≤

a

≤π。

a

=0時(shí)，相當(dāng)于晶閘管一直接通，輸出電壓為最大值，

Uo=U1。隨著a的增大，Uo逐漸降低，直到a

=π時(shí)，

Uo

=0。

a

=0時(shí)，功率因數(shù)λ=1，隨著a增大，輸入電流滯后于電壓且發(fā)生畸變，λ也逐漸降低。ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTwtOwtOwtOwt圖6-1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六

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過零的時(shí)刻，a的移相范圍應(yīng)為j

≤a

≤π。2)

阻感負(fù)載0.6Ou1

u1uoiouVTwtOwtOwtwtOuuG1

G1uG2OOwtwt圖6-2

阻感負(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)VT16.1.1單相交流調(diào)壓電路第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六當(dāng)阻感負(fù)載,

a

=j時(shí)電路工作情況。當(dāng)a=j時(shí)，θ=π電流連續(xù),輸出電壓電流波形為完整的正弦波.圖6-2阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六圖6-5a<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6-2阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路VT1的導(dǎo)通時(shí)間超過π。觸發(fā)VT2時(shí)，

io尚未過零，VT1仍導(dǎo)通，VT2不會導(dǎo)通。io過零后，VT2才可開通，VT2導(dǎo)通角小于π。衰減過程中，VT1導(dǎo)通時(shí)間漸短，VT2的導(dǎo)通時(shí)間漸長。6.1.1單相交流調(diào)壓電路第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六3)斬控式交流調(diào)壓電路在交流電源u1的正半周圖6-7斬控式交流調(diào)壓電路6.1.1單相交流調(diào)壓電路用V1進(jìn)行斬波控制用V3給負(fù)載電流提供續(xù)流通道第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六用V2進(jìn)行斬波控制用V4給負(fù)載電流提供續(xù)流通道圖6-7斬控式交流調(diào)壓電路4)斬控式交流調(diào)壓電路在交流電源u1的負(fù)半周6.1.1單相交流調(diào)壓電路第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六

特性圖6-8電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形6.1.1單相交流調(diào)壓電路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1。第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六6.1.2三相交流調(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6-9三相交流調(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)第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六三相四線基本原理：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120°工作。基波和3倍次以外的諧波在三相之間流動(dòng)，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(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6-9三相交流調(diào)壓電路a)星形聯(lián)結(jié)6.1.2三相交流調(diào)壓電路第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六三相三線，主要分析阻負(fù)載時(shí)的情況圖6-9三相交流調(diào)壓電路a)星形聯(lián)結(jié)6.1.2三相交流調(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°。相電壓過零點(diǎn)定為a的起點(diǎn)，a角移相范圍是0°~150°。第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六6.1.2三相交流調(diào)壓電路圖6-10不同角時(shí)負(fù)載相電壓波形a)=30°b)=60°

?把相電壓過零點(diǎn)定為開通角的起點(diǎn)，三相三線電路中，兩相間導(dǎo)通時(shí)是靠線電壓導(dǎo)通的，而線電壓超前相電壓30°，因此角的移相范圍是0°~150°。?根據(jù)任一時(shí)刻導(dǎo)通晶閘管個(gè)數(shù)以及半個(gè)周波內(nèi)電流是否連續(xù)可將0°~150°的移相范圍分為如下三段√0°≤<60°范圍內(nèi)，電路處于三個(gè)晶閘管導(dǎo)通與兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通的交替狀態(tài)，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角度為180°-,但=0°時(shí)是一種特殊情況，一直是三個(gè)晶閘管導(dǎo)通。

√60°≤<90°范圍內(nèi)，任一時(shí)刻都是兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通，每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角度為120°。第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六6.1.2三相交流調(diào)壓電路圖6-10不同角時(shí)負(fù)載相電壓波形

c)=120°

√90°≤<150°范圍內(nèi)，電路處于兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通與無晶閘管導(dǎo)通的交替狀態(tài)，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角度為300°-2，而且這個(gè)導(dǎo)通角度被分割為不連續(xù)的兩部分，在半周波內(nèi)形成兩個(gè)斷續(xù)的波頭，各占150°-。

?諧波分析

√電流諧波次數(shù)為6k±1(k=1，2，3，…)。

√諧波次數(shù)越低，含量越大。

√和單相交流調(diào)壓電路相比，沒有3倍次諧波，因?yàn)槿鄬ΨQ時(shí)，它們不能流過三相三線電路。第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六6.1.2三相交流調(diào)壓電路圖6-9三相交流調(diào)壓電路

b)支路控制三角形聯(lián)結(jié)■支路控制三角聯(lián)結(jié)電路

◆由三個(gè)單相交流調(diào)壓電路組成，分別在不同的線電壓作用下工作。

◆單相交流調(diào)壓電路的分析方法和結(jié)論完全適用，輸入線電流（即電源電流）為與該線相連的兩個(gè)負(fù)載相電流之和。

◆諧波分析

?3倍次諧波相位和大小相同，在三角形回路中流動(dòng)，而不出現(xiàn)在線電流中。

?線電流中所諧波次數(shù)為6k±1(k為正整數(shù))。

?在相同負(fù)載和角時(shí)，線電流中諧波含量少于三相三線星形電路。第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六6.2其他交流電力控制電路6.2.1交流調(diào)功電路6.2.2交流電力電子開關(guān)第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六6.2.1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,在斷開幾個(gè)周期,通過通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六

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6-13交流調(diào)功電路典型波形(M=3、N=2)圖6－1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路6.2.1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。第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期六6.2.2交流電力電子開關(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)械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用。優(yōu)點(diǎn)響應(yīng)速度快，無觸點(diǎn)，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。