電力電子技術(shù)基礎(chǔ)-第6章 交-交

點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本電力電子技術(shù)第6章AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器電力電子與電力傳動(dòng)電力電子技術(shù)哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電力電子技術(shù)課程講座第6章AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器1.概述2.單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載、阻感式負(fù)載）3.其它交流電力控制電路（三相、斬控、交流調(diào)功、交流電力開關(guān)）4.交-交變頻電路36.1概述交流-交流變流電路（AC/AC

Converter）即把一種形式的交流變成另一種形式交流的電路。在進(jìn)行AC-AC變流時(shí)，可改變相應(yīng)的電壓(電流)、頻率和相數(shù)等。第6章

AC/AC變換——交交變流電路交流-交流變換電路可以分為直接方式（即無中間直流環(huán)節(jié)）和間接方式（有中間直流環(huán)節(jié)）兩種。直接方式：只改變電壓、電流或?qū)﹄娐返耐〝噙M(jìn)行控制，而不改變頻率的電路稱為交流電力控制電路。改變頻率的電路稱為變頻電路。6.1概述第6章

AC/AC變換——交交變流電路交流電力控制電路交流調(diào)壓電路：在每半個(gè)周波內(nèi)通過對(duì)晶閘管開通相位的控制，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值的電路。交流調(diào)功電路：以交流電的周期為單位控制晶閘管的通斷，改變通態(tài)周期數(shù)和斷態(tài)周期數(shù)的比，調(diào)節(jié)輸出功率平均值的電路。交流電力電子開關(guān)：串入電路中根據(jù)需要接通或斷開電路的晶閘管。電路分類電路應(yīng)用燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制)。異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。供用電系統(tǒng)對(duì)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。電力電子技術(shù)哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電力電子技術(shù)課程講座第6章AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器1.概述2.單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載、阻感式負(fù)載）3.其它交流電力控制電路（三相、斬控、交流調(diào)功、交流電力開關(guān)）4.交-交變頻電路2、單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載）電路結(jié)構(gòu)分析第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器圖6-1單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載）電路中使用交流電壓源u1，負(fù)載使用電阻負(fù)載R。使用了兩只反并聯(lián)的晶閘管SCR，VT1和VT2。晶閘管為單向?qū)ㄔ?，須用兩只普通晶閘管分別作正負(fù)半周的開關(guān)，當(dāng)一個(gè)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，它的管壓降成為另一個(gè)晶閘管的反壓使之阻斷。通過觸發(fā)延遲角α的變化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制。穩(wěn)態(tài)時(shí)，應(yīng)該使交流正負(fù)半周的α相等。VT1、VT2可以用一個(gè)雙向晶閘管代替。2、單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載）波形與工作原理第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器圖6-1單相交流調(diào)壓電路波形時(shí)刻，開通VT1，此時(shí)i1流過負(fù)載，u0=u1；

時(shí)刻，開通VT2，此時(shí)i2流過負(fù)載，u0=u1；在期間，無VT通，由相應(yīng)的VT承擔(dān)u0電壓，u0=0。

2、單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載）定量關(guān)系第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器負(fù)載電壓有效值：負(fù)載電流有效值：輸出功率有效值：2、單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載）功率因數(shù)λ第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器α越大，輸出電壓越低，功率因數(shù)也越低。移相范圍：圖中輸出電壓雖是交流，但不是正弦波，沒有偶次諧波,而包含有奇次諧波，使用時(shí)要注意負(fù)載波形畸變。電流波形與電壓相似，也不是正弦波，無功功率由基波電流相移產(chǎn)生，另一部分則由諧波電流產(chǎn)生。圖6-2單相交流調(diào)壓電阻負(fù)載輸入功率因數(shù)與控制角的關(guān)系

2、單相交流調(diào)壓電路（阻感式負(fù)載）電路結(jié)構(gòu)分析第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器圖6-1單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載）電路中使用交流電壓源u1，負(fù)載使用電感L和電阻R串聯(lián)作為負(fù)載。使用了兩只反并聯(lián)的晶閘管SCR，VT1和VT2。負(fù)載中有電感，存在負(fù)載阻抗角φ

表示的是電流相位滯后電壓的電角度，由此可知阻感負(fù)載下的α移相范圍是：

波形與工作原理第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器圖6-2阻感負(fù)載電路波形2、單相交流調(diào)壓電路（阻感式負(fù)載）例題6-1如圖所示的單相交流調(diào)壓電路，阻感負(fù)載，已知輸入交流電壓U1=220V，50Hz，R=8Ω，XL=6Ω。計(jì)算α=π/6時(shí)的輸出電壓、電流有效值，輸入功率和功率因數(shù)。解：負(fù)載阻抗為：負(fù)載阻抗角為：2、單相交流調(diào)壓電路（阻感式負(fù)載）可知，當(dāng)α=π/6時(shí)，，此時(shí)晶閘管完全開放，輸出電壓為完整的正弦波，負(fù)載電流也最大，輸出功率也最大，有：

第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器電力電子技術(shù)哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電力電子技術(shù)課程講座第6章AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器1.

概述2.

單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載、阻感式負(fù)載）3.其它交流電力控制電路（斬控、三相、交流調(diào)功、交流電力開關(guān)）4.交-交變頻電路1、斬控式單相交流調(diào)壓電路第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器斬控式交流調(diào)壓也稱交流PWM調(diào)壓。在交流電源u1的正半周，S1中的V1作PWM通斷控制;在交流電源u1的負(fù)半周,S1中的V2作PWM通斷控制,如果電路中的負(fù)載是阻感負(fù)載，控制方式與純電阻負(fù)載一樣，但則存在基波阻抗角φ，負(fù)載波形的電流滯后于電壓。斬控式交流調(diào)壓器2、三相交流調(diào)壓電路第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器圖6-8三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路有帶中線星形、無中線星形、支路控制和中點(diǎn)控制內(nèi)三角等多種聯(lián)接方式。若圖(b)中Y負(fù)載為電容器，便構(gòu)成晶閘管接切電容器。若圖(c)的負(fù)載為電抗器，便構(gòu)成晶閘管控制電抗器。當(dāng)晶閘管接切電容器和電抗器配合使用，就可以從容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率。3、交流調(diào)功電路第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器圖6-10調(diào)功器的兩種工作方式交流調(diào)功電路主電路與交流調(diào)壓一樣，采用的控制方式不是相位控制，而是通斷控制。在設(shè)定的周期范圍內(nèi),將電路接通幾個(gè)周波,然后斷開幾個(gè)周波,通過改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷周波的比例,來調(diào)節(jié)負(fù)載兩端的功率。這種方式相當(dāng)于相位控制時(shí)的α=0，也稱為“零觸發(fā)”方式。調(diào)節(jié)的是在設(shè)定周期內(nèi)的通斷比(亦稱占空比)?？刂品绞降湫蛻?yīng)用電爐溫度控制4交流電力電子開關(guān)第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器交流電力電子開關(guān)指：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。定義特點(diǎn)和機(jī)械開關(guān)相比，這種開關(guān)響應(yīng)速度快，沒有觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，可以頻繁控制通斷。應(yīng)用需要頻繁開啟的場(chǎng)合，例如TSC，晶閘管投切電容器。電力電子技術(shù)哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電力電子技術(shù)課程講座第6章AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器1.

概述2.

單相交流調(diào)壓電路（電阻式負(fù)載、阻感式負(fù)載）3.其它交流電力控制電路（斬控、三相、交流調(diào)功、交流電力開關(guān)）4.交-交變頻電路1、交交變頻電路第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器定義把電網(wǎng)頻率（一般指50Hz）的交流電直接變換成可調(diào)頻率的交流電的變流電路。采用晶閘管的交-交變頻電路，這種電路也稱為周波變流器。分類按采用的器件分：相位控制的交交變頻矩陣式交交變頻（矩陣變換器）按輸出分：?jiǎn)蜗嘟唤蛔冾l三相交交變頻周波變流器結(jié)構(gòu)示意1、單相交交變頻電路第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器電路由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，且都是相控整流電路。

兩組變流器按一定的頻率交替工作，負(fù)載就得到該頻率的交流電。改變兩組變流器的切換頻率，就可以改變輸出頻率ω。改變變流電路工作時(shí)的觸發(fā)延遲角α，就可以改變交流輸出電壓的幅值。圖6-12交交變頻電路的主電路1、單相交交變頻電路第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器圖6-12交交變頻電路的主電路和波形控制方式在輸出電流的正半周：控制P組（正組）工作；在輸出電流的負(fù)半周：控制N組（反組）工作；控制角α按正弦規(guī)律變化(90°

0°90°)，使得輸出的交流信號(hào)也按正弦規(guī)律變化；輸出電壓是由若干段電網(wǎng)電壓拼接而成，只要改變P、N組的切換頻率，就可以改變輸出電壓。1、單相交交變頻電路第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器圖6-12交交變頻電路的主電路和波形控制規(guī)律哪組工作取決于電流的方向；電流與電壓方向相同，相應(yīng)組工作在整流狀態(tài)；電流與電壓方向相反，相應(yīng)組工作在逆變狀態(tài)（輸出功率為負(fù)）；輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的1/3~1/2；電網(wǎng)頻率為50Hz，交交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz。1、單相交交變頻電路第6章

AC/AC變換——交流調(diào)壓和交交變頻器輸出正弦波電壓的方法

余弦交點(diǎn)法：通過不斷改變觸發(fā)延遲角α，使交-交變頻電路的輸出電壓波形基本為正弦被的調(diào)制方法。（1）表示實(shí)際輸出電壓，其中Ud0是α=0時(shí)的空載電壓；（2）