交流调功电路工作原理及谐波分析
交流调功电路和交流调压电路的电路形式
交流调功电路和交流调压电路的电路形式交流调功电路和交流调压电路是电路中常见的两种电子元件调整电流和电压的方法。
它们在电子设备和电路中起着至关重要的作用，能够有效地调整电流和电压以满足设备的需求和保护设备。
下面将详细介绍交流调功电路和交流调压电路的电路形式以及它们的工作原理。
1.交流调功电路交流调功电路是一种能够调整交流电流的电路，它可以根据需要在电路中加入一些元件，来调整输入输出功率和电流。
在实际电子设备和电路中，交流调功电路通常用于调节交流电源的输出功率，以满足设备的需求。
下面将介绍交流调功电路的一些常见形式以及它们的工作原理。
1.1电阻调功电路电阻调功电路是一种最简单的交流调功电路，它通过改变电路中的电阻来调整功率输出。
在电子设备和电路中，电阻调功电路常常用于调节电路的输出功率和电流，以满足设备的需求。
电阻调功电路的原理是通过改变电路的电阻来改变电流的流动路径和大小，从而达到调整功率的目的。
常见的电阻调功电路的形式包括可变电阻、电阻网络等。
1.2变压器调功电路变压器调功电路是一种利用变压器的变压比来调节输出功率的电路。
变压器是一种能够改变交流电压大小的电子元件，通过调节变压器的绕组变比可以改变输入输出功率。
在实际电子设备和电路中，变压器调功电路常常用于调节电源的输出功率和电流，以满足设备的需求。
变压器调功电路的原理是通过改变变压器的绕组变比来改变输入输出电压和功率，从而达到调整功率的目的。
1.3变容调功电路变容调功电路是一种利用可变电容器的电容值来调节输出功率的电路。
可变电容器是一种能够改变电路中的电容值的元件，通过调节可变电容器的电容值可以改变电路的谐振频率和输入输出功率。
在实际电子设备和电路中，变容调功电路常常用于调节谐振电路的输出功率和谐振频率，以满足设备的需求。
变容调功电路的原理是通过改变可变电容器的电容值来改变电路的谐振频率和功率，从而达到调整功率的目的。
2.交流调压电路交流调压电路是一种能够调整交流电压的电路，它可以根据需要在电路中加入一些元件，来调整输入输出电压。
三相交流调压电路原理
三相交流调压电路原理
三相交流调压电路是根据运行状态下的一定调节要求，研制出的一种电路，它能够实
现的调节功能是在输出电压不变的情况下实现平均负载的变化，以实现稳定输出电压的稳
定性。
三相交流调压电路分为直接调压和反馈调压两种原理：
直接调压原理：直接调压电路采用模拟电路调整及反馈控制调整，采用模拟电路直接
调节输出电压，无须经过数据采集和处理，能够实现快速、准确调整负载值，具有定时、
频率连续可控、效率高、功耗小的优点。
即调压部分中的输入电压不变的情况下，输出电
压随负载的变化而变化。
反馈调压原理：反馈调压电路采用数控方式调整，其原理是通过采集反馈信号来判断
负载状态，从而实现负载电流的稳定，并实现自动调压效果。
在调压部分中，输出电压不
变的情况下，输入电压随负载的变化而变化。
它的缺点是响应比较慢，因此，针对多变的
环境和紧急情况，可以采取组合式的调压技术，综合利用非反馈和反馈调压的方式来实现
精准的控制。
通过上述介绍，我们可以得出一个结论，无论直接调压还是反馈调压，它们都实现了
输出电压的变化，从而满足不同应用场合中对稳定电压的要求。
此外，它们可以组合使用，以满足不同负载及应用场合的要求，提高系统的调节精度和可靠性。
晶闸管交流调功器的基本原理及其与交流调压器的区别1
一
ＵＳ
＝
０
一
Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ ｋ ／ Ｖ
个
八 八— ／ ＼ 八 ／ ＼八 ／ ＾ ＼ｔ ～ ｎ — Ｎ
Ｖ —
Ｖ
Ｕ０１ ｌ
０
厂 ＼ 八 八 八
八
厂 ＼ ｔ ～
பைடு நூலகம்
Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ
Ｖ
１ １ ０ ２ ｌ
图 １交流调功器的ｔ电路
交流 调功器与相控式交 流调压器 的区别在于 两者的控制 疗 式不 同。 调功器采用通断式控制方式 ， 调压器则采用移相触发控制 方式 。调功器各支路的晶闸管连续导通几个周期后又持续截止一 段时间。在 晶闸管导通期 间， 负载电压与电源 电压相同 ， 晶闸管截 止时各相负载电压为 ０ 。通过晶闸管周期性地通断可 以调节负载 的功率。设交流电源电压 的周期为 Ｔ ， 晶闸管的通断周期 为 Ｔ ， 其
态平均电流 Ｉ ， 应满足按以下公式得出的计算值：
＿ （１ 孓 ２
时值较大时， 晶体管导通， 集电极输出电压 Ｉ １ 。 为０ ， 没有脉冲输 。
只有在梯形波电压很小 ， 也就是在电源电压 的过零点附近时 ， 由于 基极 电位过低 ， 晶体管才处 于截止状态 ， 此时其集 电极 电压 ｕ ， 为 高电平 ， 向晶闸管输出触发脉 冲。主电路 电源电压每一个半周 ， 在
工作模式使电源电压断断续续地加在 负载上 ， 只适合在 时间常数 很大 的负载中应用 ， 如温度控制系统。 对于照明 、 电力传 动等负载 是不能采用的 。 这种 电子式调功器 的电压和 电流的测量也不能使
用普通的 电压表和电流表。另外 ， 交流调功器输 出电压 的调节是 通过改变每周期 中输 出正弦波 的个数 即改 变 ｎ来实 现的 ， ｎ只能 是整数 ， 所 以输 出电压 的调节 实际 上是有梯度 （ 即便这 个梯度较 小） 而不 是 完 全 平 滑 连 续 的 。 交流调功 器中晶闸管 电流的计算要 以晶闸管导通 期间 的电 流为依据 ， 而不 能按一个 工作周期 （ Ｔ ｃ ） 中的平均 电流 ， 如果 晶闸 管导通时负载的相 电流有效值为 Ｉ ， 则此时流过每一个 晶闸管的 电流有效 值为 ｘ ／ ２ Ｉ 根 据晶闸管 电流计算 的原则 ， 晶 闸管 的通
第十七讲：交流调压电路
(n 3,5,7....)
n次谐波电压幅值Unm为
2 2 U nm a n bn
基波和n次谐波电压有效值、电流有效值
Un 1 2 2 an bn 2 ( n 1,3,5,7,...)
Un In R
11
相控单相交流调压电路
谐波次数越低，谐波幅值越大。 3次谐波的最大值出现在 =90°时， 幅值约占基波分量的0.3倍。 5次谐波的最大值出现在 =60°和 =120°的对称位置。
相控三相交流调压电路
=30°电阻性负载为例
区间3(ωt=90°~120°)：
VT1、VT6仍导通， VT2 触发导通，故支路a、b、c 三相通，负载电压为ua
32
相控三相交流调压电路
=30°电阻性负载为例
第十七讲：交流调压电路 1、 交流调压电路原理概述
2、 相控单相交流调压电路 3、 相控三相交流调压电路 4、 斩波交流调压电路 5、 交流调功电路 重点掌握：2、3、4
1
交流调压电路原理概述
——电路结构及原理分析
S一般为两个晶闸管反并联或双向晶闸管
2
交流调压电路工作原理概述
——交流调压电路的控制方式 （1）整周波通断控制
Io
交流电路输入功率因数为：
U P U I o o o S U1 I o U1
1 sin 2 2
8
相控单相交流调压电路
（2）数量关系
ui 2U1 sint
晶闸管电流有效值IVT为：
2
IVT
U1 1 2U1 sin t d t 2 R R
5
交流调功电路的名词解释
交流调功电路的名词解释交流调功电路是一种用于控制和调节交流电能的电路。
它主要通过改变电流或电压的大小和相位来实现电力的调节和分配。
本文将对交流调功电路中涉及的一些关键名词进行解释，包括交流电流、交流电压、功率因数、电感、电容、电阻以及调节器的原理等。
交流电流是指在交流电路中流动的电荷的方向和大小随时间变化的电流。
与直流电流不同，交流电流的方向和大小在一个周期内会多次变化，它以正弦波的形式表示。
交流电流的频率用赫兹（Hz）来衡量，常见的交流电源的频率为50Hz或60Hz。
交流电压是指在交流电路中随时间变化的电势差。
与交流电流一样，交流电压也以正弦波的形式表示，并且频率与交流电流相同。
交流电压通常用伏特（V）来表示，常见的电压等级有110V、220V和380V等。
通过调节交流电压的大小，可以改变电力的输出或输入。
功率因数是衡量交流电路有效功率的一个重要参数。
它是指实际功率与视在功率之比。
实际功率是指电路中真正用于做功的功率，而视在功率是指电路中电压和电流的乘积。
功率因数通常用cosφ来表示，它的取值范围在-1到1之间。
当功率因数接近1时，表示电路具有高效率的功率转换能力。
电感是一种存储电能的元件，它主要由导线绕成的线圈构成。
当交流电流通过电感时，会在线圈内产生一个磁场，磁场的变化又会产生感应电动势，从而使电感储存和释放电能。
电感的单位为亨利（H），常见的电感元件包括线圈、变压器等。
电容是一种存储电能的元件，它由两个导体板之间的绝缘介质隔开。
当交流电压施加在电容上时，正负电荷会在两个导体板之间积累，形成电场。
电容的储能能力取决于电容的电压和介质的性质。
电容的单位为法拉（F），常见的电容元件包括电容器和电子元件等。
电阻是交流电路中阻碍电流流动的元件，它具有一定的电阻性质。
当交流电流通过电阻时，会产生热量和能量损耗。
电阻的大小决定了电路的阻抗，它可以通过改变电路的电阻值来控制电流的流动和分配。
电阻的单位为欧姆（Ω），常见的电阻元件包括电阻器和电子元件等。
单相交流调功电路正文
1概述1.1晶闸管交流调功器交流调功器：是一种以晶闸管为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器，简称晶闸管调功器，又称可控硅调功器，可控硅调整器，可控硅调压器，晶闸管调整器，晶闸管调压器，电力调整器，电力调压器，功率控制器。
具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。
1.2 交流调压与调功交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。
交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
如图3-21所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。
只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。
1.3 过零触发和移相触发过零触发是在设定时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制。
过零触发的主要缺点是当通断比太小时会出现低频干扰，当电网容量不够大时会出现照明闪烁、电表指针抖动等现象，通常只适用于热惯性较大的电热负载。
移相触发是早期触发可控硅的触发器。
它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。
早期可控可是依靠这样改变阻容移相线路来控制。
所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角。
故称移相触发线路。
2系统总体方案2.1交流调功电路工作原理单相交流调功电路方框图如图2.1.1所示。
图2.1.1交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。
交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流谐振电路实验报告
串联谐振：串联谐振是一种电路性质。
同时也是串联谐振试验装置。
串联谐振试验装置分为调频式和调感式。
一般是由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。
被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号。
在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压u与电流i的相位相同，电路呈现电阻性，这种现象叫串联谐振。
当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。
别称：串联谐振变压器、变频谐振、变频串联谐振、串联谐振试验设备、串联谐振原理、串联谐振应用、串联谐振系统、变频串联谐振交流耐压试验装置、调频串联谐振装置、变频串联谐振试验装置，电缆交流耐压试验装置、串联谐振耐压试验设备，电缆耐压试验设备，调频串联谐振试验装置等。
产品优点：1. 所需电源容量大大减小。
系列串联谐振试验装置是利用谐振电抗器和被试品电容产生谐振，从而得到所需高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q倍（Q为品质因素）。
2. 设备的重量和体积大大减小。
串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减小，一般为普通试验装置的1/5～1/10。
3. 改善输出电压波形。
谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波，有效地防止了谐波峰值引起的对被试品的误击穿。
4. 防止大的短路电流烧伤故障点。
在谐振状态，当被试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐（电容量变化，不满足谐振条件），回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。
而采用并联谐振或者传统试验变压器的方式进行交流耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。
调功器原理
调功器原理调功器是一种用于调节电力系统中功率因数的装置，它的作用是通过改变电路中的电感或电容来调整电路的功率因数，从而达到提高电力系统效率和稳定运行的目的。
在电力系统中，功率因数是一个非常重要的参数，它直接影响着电路的性能和稳定性。
因此，了解调功器的原理对于电力系统的设计和运行至关重要。
调功器的原理主要是基于电路中的电感和电容的特性来实现的。
在交流电路中，电感和电容都能够影响电路的功率因数，通过调节它们的数值，可以改变电路的功率因数，从而达到调节功率因数的目的。
首先，我们来看电感的作用原理。
电感是一种储存电能的元件，当电流通过电感时，会在电感中产生磁场，这个磁场会储存一部分电能。
在交流电路中，电感会对电流产生阻抗，这个阻抗会导致电流和电压之间存在相位差，从而影响功率因数。
通过改变电路中的电感数值，可以改变电路的阻抗特性，进而影响功率因数。
其次，电容也是调节功率因数的重要元件。
电容是一种储存电能的元件，当电压施加在电容上时，会在电容中储存一部分电能。
在交流电路中，电容同样会对电流产生阻抗，这个阻抗同样会导致电流和电压之间存在相位差，从而影响功率因数。
通过改变电路中的电容数值，同样可以改变电路的阻抗特性，进而影响功率因数。
因此，调功器通过改变电路中的电感或电容的数值，来调节电路的阻抗特性，从而达到调节功率因数的目的。
在实际的电力系统中，调功器通常会根据电路的实际需求来调节电感和电容的数值，以达到最佳的功率因数调节效果。
除了通过改变电感和电容的数值来调节功率因数外，调功器还可以通过其他方式来实现功率因数的调节。
比如，一些先进的调功器可以通过电子器件来实现功率因数的精确调节，这种调功器通常具有更高的精度和稳定性，能够更好地满足电力系统对功率因数的要求。
总的来说，调功器的原理是基于电路中的电感和电容的特性来实现的，通过改变它们的数值或采用其他方式来调节电路的阻抗特性，从而达到调节功率因数的目的。
了解调功器的原理对于电力系统的设计和运行至关重要，它可以帮助我们更好地理解电力系统中功率因数调节的原理和方法，为电力系统的稳定运行提供重要的理论支持。
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1、交流调功电路的工作原理
交流调功电路的工作周期为交流电网周期的整数倍，在一个周期内导通整数个周波，
这对电网来讲是非线性负载，存在谐波污染。
由于交流调功电路工作频率低于电网频率，因此谐波次数为分数次，不能用电源频率作为基频来进行傅里叶分析。
单相交流调功电路工作原理
单相交流调功电路如图1所示，其中u s.为交流电源电压，u T为反并联晶闸管两端压，R为负载电阻，u为负载电压，i为负载电流，各变量正方向如图1所示。
单相交流调功电路在整数倍交流电源周期内，使反并联的晶闸管在电源电压过零时刻导通整数个电源周期。
此时，电源频率f不能作为傅里叶分析的基频，最低频率是分数次谐波频率。
假设交流调功电路工作周期为M个电源周期，则T=M/f，此时的基频为f/M(HZ) ，晶闸管导通时，电流i就可表示为
"
式中，为电流瞬时最大值；为最低角频率。
在工作周期内，以N个导通交流电源周期的中点为零点，左右对称选取M/2f构成完整的工作
周期。
如：当f=50HZ,M=5,N=3时，负载电流参考坐标系如图2所示，
此时负载电流i可以表示为
当自变量为ωt时，式（2）可以化为
2、单相交流调功电路的谐波统一公式及特点
根据三角函数傅里叶级数的正交性，通过选择坐标系使电流在一个工作周期内为奇函数（如图2所示），此时电流i（t）的傅里叶级数中直流分量和余弦分量均为零，只含正弦分量，则有
根据
得
式中，当N=M时，为交流电源频率分量。
从式
（6）中可得，当N=kM （k=2，3，……）时，Bn=0，因此谐波成分均为电源频率的非整数次。
式（4）和式（6）构成单相交流调功电路的谐波统一公式。
当f=50HZ,M=5,N=3时，负载电流的谐波特性如图3所示。
从图3可以看到，负载电流含有的谐波成分均为10HZ的整数倍，且100HZ和且150HZ等于零，同时当N=4和N=6时谐波含量最大。