电力电子技术 第6章 交流交流变流电路PPT课件
电力电子技术: 交-交变换

6.1.1
单相交流调压电路
I o = 2I T
I TN = I T Z 2U 1
j=9
C 输出电流有效值 IVT的标么值
0.5 0.4
(6-10) (6-11)
j=0
° 75 ° 60 ° 45
0°
IVTN
0.3 0.2 0.1 0 40 80
a /(° )
120
160 180
图6-4 单相交流调压电路a为参变量时
u1 O
t
B 负载电流有效值
(6-2)
uo O io O uVT O t 1 a sin 2a (1 ) 2 2 图6-1电阻负载单相交 图4-1 流调压电路及其波形
Uo Io = R
t
C 晶闸管电流有效值(6-3)
IT = U 1 2U 1 sin t d t = 1 2 a R R
6.1.1
单相交流调压电路
阻感负载的情况
电流谐波次数和电阻负载时相同,也只含3、5、7…等 次谐波
随着次数的增加,谐波含量减少
和电阻负载时相比,阻感负载时的谐波电流含量少一些 a 角相同时,随着阻抗角j 的增大,谐波含量有所减少
6.1.1
单相交流调压电路
• 4.斩控式交流调压电路
一般采用全控型器件作为开关器件
t
t
图4-2 图6-2 阻感负载单相交 流调压电路及其波形
6.1.1
单相交流调压电路
180
阻感负载时的工作过程分析
在ωt = a时刻开通VT1,负载电流满足
90° j= ° 75 ° 60 ° 45 ° 30 ° 15 ° 0
解方程得(6-6)
电力电子技术第6章 交流交流变流电路

~u
VT1
uo
R
(a) 电阻负载单相交流调压电路 u1 O uo O i
o
α
π +α
t
VT1
VT2
t
u
O
V T
t
t O School of Electronics Science and Technology 7/57 (b)电阻负载单相交流调压工作波形
6.1.1 单相交流调压电路
每个晶闸管均在对应的交流电压 过零点关断,晶闸管的控制触发 角为α,导通角为θ = π-α。负载电 压波形是电源电压波形的一部分, 负载电流(也即电源电流)和负 载电压的波形相同,晶闸管也只 在两个晶闸管均关断时才承受电 压。 定量分析:由此可知,当晶闸管 的控制触发角为α时,负载两端的
ui 0 uo 0
t
t
图6-1 (c)斩控式交流调压方案 6/57
School of Electronics Science and Technology
6.1.1 单相交流调压电路
1 相控式交流调压电路
VT2
相控式交流调压电路的工作情 况和负载性质有很大的关系, 下面就电阻性负载和电感性负 载分别讨论。 (1)电阻性负载 单相相控式 交流调压电路电阻性负载电路 图如图所示,加在该电路输入 端的电源为正弦交流电。在交 流电源的正负半周分别在ωt =α 和ωt =π +α 时刻触发晶闸管VT1 和VT2,从而得到负载两端的电 压、电流以及VT两端电压波形 如图所示。
■直接方式
◆交流电力控制电路:只改变电压、电流或对电路的通 断进行控制,而不改变频率的电路。
◆交流调压电路:在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制,调节输 出电压有效值的电路。 ◆交流调功电路:以交流电周期为单位控制晶闸管的通断,改变通态周期数 和断态周期数的比,调节输出功率平均值的电路。 ◆交流电力电子开关:串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。
电力电子技术之交流交流变换器介绍课件

仿真软件:选择合
1
适的仿真软件进行
建模和仿真
模型建立:根据变
2
换器的拓扑结构和
参数建立仿真模型
仿真参数:设置仿
3
真参数,如输入电
压、输出电压、频
率等
仿真结果:观察仿
4
真结果,分析变换
器的性能和稳定性
实验验证:在实际
5
硬件平台上进行实
验验证,验证仿真
结果的准确性
优化设计:根据仿
6
真和实验结果,对
变换器进行优化设
计,提高性能和稳
定性
交流交流变换器的发展趋势
交流交流变换器的技术挑战
高效化:提高变换器的效率,降低 损耗
集成化:将多个功能集成到一个模 块中,降低成本和体积
轻量化:减小变换器的体积和重量, 提高便携性
智能化:实现变换器的智能控制和 监测,提高系统的可靠性和稳定性
交流交流变换器的发展趋势
高频化:提高变换器的工作频率, 减小体积和重量
位的调节和控制。
交流交流变换器的控制策略
1 电压控制策略:通过控制输出电压来保持系统稳定 2 电流控制策略:通过控制输出电流来保持系统稳定 3 功率控制策略:通过控制输出功率来保持系统稳定 4 频率控制策略:通过控制输出频率来保持系统稳定 5 相位控制策略:通过控制输出相位来保持系统稳定 6 混合控制策略:结合多种控制策略来提高系统稳定性和性能
4
流电转换为交
流电
变频器:改变
5
交流电的频率
和相位
交流调压器:
6
调节交流电的
电压和相位
交流交流变换器的应用
电力系统:用 于电力系统的 电压调整和频 率控制
工业设备:用 于工业设备的 电压调整和频 率控制
第六章 电力电子技术—交流交流变流电路

1. 单相交流调压电路——斩控式电路 用V4给负载电流
提供续流通道
用V2进行斩波控制
—电力电子技术—
6.1交流调压电路
1. 单相交流调压电路——斩控式电路
VD1 V1
V1、V2导通时间为ton,开关周期
i1
为T,则占空比 =ton/T ,通过改 变来调节uo
u1
V2 VD2
V3
VD4
R
uo
用VT控制,只能进行滞后控制, 触发在io过零后,使io更为滞后
负载的阻抗角为 arctan(L / R),
t 时开通VT1,io满足
L
dio dt
Rio
2U1 sint
io |t 0
io
2U1
[sin(t
)
sin(
t
)e tan
2
d(t)
U1 2 Z
sin cos(2 ) cos
—电力电子技术—
6.1交流调压电路
1. 单相交流调压电路——阻感负载
负载电流Io有效值
Io 2IVT
VT电流IVT标么值,为参变量
IVTN IVT
Z 2U1
为参变量
—电力电子技术—
—电力电子技术—
6.3交-交变频电路
单相交交变频电路
电路构成 由P组和N组反并联的VT相控整流 电路构成 ——与直流电动机可逆调速四象限 变流电路相同
工作原理
P组工作,io为正; N组工作,io 为负
两组按一定频率交替工作,Z得到该频率交流电
改变切换频率,就可以改变输出频率0 改变控制角,就可以改变交流输出电压的幅值
电力电子技术基础 第6章 AC-AC变换-交流调压和交交变频器

图6-1 单相交流调压电路(电阻式负载)
第6章 AC/AC变换——交流调压和交交变频器
u1
2、单相交流调压电路 (阻感式负载)
0j a
p
2p
wt
波形与工作原理
VT1
i0
VT2
R i2
~u1
u0
L
uG uG1
uG2
0
wt
u0
0j a
p
p+ a
wt
i00wtqFra bibliotekuVT
0
wt
图6-2 阻感负载电路波形
第6章 AC/AC变换——交流调压和交交变频器
电力电子技术课程讲座
第6章 AC/AC变换——交交变流电路 6.1 概述
交流-交流变流电路(AC/AC Converter)即把一种形式的交流变成另一种形式 交流的电路。在进行AC-AC变流时,可改变相应的电压(电流)、频率和相数等。
交流-交流变换电路可以分为直接方式(即无中间直流环节)和间接方式(有中 间直流环节)两种。
+
p
a p
第6章 AC/AC变换——交流调压和交交变频器
2、单相交流调压电路 (电阻式负载)
1.0
功率因数 λ
0.8
P U0I0 U0 sin 2a + p a
S U1I0 US
2p
p
✓ α越大,输出电压越低,功率因数也越低。 ✓ 移相范围: ✓ 图中输出电压虽是交流,但不是正弦波,没有偶次谐
O
✓
时刻,开通VT2,此时i2流过负载,u0 = u1;
✓在
期间,无VT通,由相应的VT承担u0电压,u0 = 0。
p+a
第6章 交流-交流变换电路

周波变换器
6-1 交流电压控制电路
典型应用
1 灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制) 2 异步电动机软起动 3 小型异步电动机调压调速 4 供用电系统对无功功率的连续调节 5 加热炉温度控制
6-1 交流电压控制电路 6-1-1 单相交流调压 控制方式: 1.通断控制
2.相位控制
6-1-1 单相交流调压
电力电子开关应用例
无功补偿装置—晶闸管投切电容器(TSC: Thyristor Switched Capcitor)中利用晶闸管 实现补偿电容的投入与切除,实现输入功率 因数在期望值附近。
TSC单相主电路
返回
6-2 相控交交变频电路 6.2.1 单相交-交变频电路
1) 基本结构与工作原理
将两个相控整流电路反并联并控制它们分 时向负载供电,则可在负载上获得交流电
Y 三相四线联接( N 联接) 三角形联接( D联接)
三相四线联接、三角形联接三相交流调压 可看作是三个单相交流调压电路的组合,可 仿照单相交流调压方法进行控制.
6-1-2 三相交流调压
中线上 是否存 在电流?
6-1-2 三相交流调压
三相三线联接(Y 联接) 工作原理
1 由于没有零线,每相 电流必须和另一相构成 回路.与三相全控桥整 流电路一样,应采用宽 脉冲或双窄脉冲触发。
接线复杂,使用的晶闸管较多
受电网频率和变流电路脉波数的限制 输出频率较低,输出电压谐波成分大 采用相控方式,输入功率因数较低
交-交变频器主要用于500kW以上,转速在 600r/min以下的大功率、低转速的交流调 速装置中。它既可用于异步电动机传动,也 可用于同步电动机传动。
6-2-2 三相交交变频电路
控制方式:
电力电子技术直流交流变换技术ppt课件
Vin
其瞬时值表达式为:
vAB 4 V in sitn 1 3si3 n t1 5si5 n t
精选PPT课件
15
工作原理(感性负载时)
Q1
QD11
V
in
V
A
in
Q
3
QD33
QD21
Z
A Q
D43
(a)
QD22
QQ 1 4D2
Q2Q1 QQ3 4
VAB
VAB
ZB
Vin B
Vin
QD44 i R
❖ 1964年,德国学者A. Schonung 和H. Stemmler 率先提出了脉宽调制(PWM: Pulse Width Modulation)的思想,把通讯技术中的调制技术 应用于交流传动中,开创了DC-AC技术研究的新领 域。
in
Q
4Q
3
(a)
B
D2
QQ 14
D1
VAB
B
A
Q2
Vin
Z
D4 D3i
Q
4
R
Q2 Q3
D2
Q1Q4 Q tQ
14
Q1
Q4 QQ12
D
DQ233Q4
V
VAB
ABVAB
Vin
Vin
B
t
D4 i R
i
i L
R
Q3
Q 1
Q 3
D 4
Q 4
QQ12Q4D1 QQ24 DQ31
t
Q1 D3
Q 3
D 4
Q 4
t
VT3
VT3
VT5
VT5
的晶闸管
共阳极组中导通
2024版《电力电子技术》PPT课件
电力电子技术的定义与发展01020304定义晶闸管时代可控硅时代现代电力电子时代用于高压直流输电、无功补偿、有源滤波等,提高电力系统的稳定性和效率。
用于电动汽车、电动自行车、电梯等电机驱动系统,实现高效、节能的电机控制。
用于太阳能、风能等新能源发电系统,实现能源的高效利用和转换。
用于自动化生产线、机器人等工业设备,实现设备的精确控制和高效运行。
电力系统电机驱动新能源工业自动化数字化与智能化随着计算机技术和人工智能的发展,电力电子技术将实现数字化和智能化,提高系统的自适应能力和智能化水平。
高频化与高效化随着半导体材料和器件的发展,电力电子技术将实现更高频率和更高效率的电能转换。
绿色化与环保化随着环保意识的提高,电力电子技术将更加注重绿色、环保的设计理念,降低能耗和减少对环境的影响。
工作原理特点应用整流电路、续流电路等工作原理通过门极触发导通,无法自行关断特点耐压高、电流大、开关速度快应用直流电机调速、交流调压等工作原理特点应用工作原理特点应用逆变器、斩波器、电机驱动等工作原理特点应用工作原理开关速度快、耐压高、电流大、热稳定性好应用逆变器、斩波器、电机驱动等高端应用领域特点VS整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用整流电路逆变电路逆变电路的作用逆变电路的分类逆变电路的工作原理逆变电路的应用直流-直流变流电路直流-直流变流电路的作用直流-直流变流电路的分类直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的应用交流-交流变流电路交流-交流变流电路的作用交流-交流变流电路的工作原理A B C D交流-交流变流电路的分类交流-交流变流电路的应用电机驱动照明控制加热与焊接030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引航空电源电力系统应用高压直流输电柔性交流输电通过电力电子技术可实现高压直流输电,减少输电损耗和占地面积。
智能电网风能发电通过电力电子技术可实现风能发电系统的变速恒频控制和并网运行。
电力电子技术课件第6章
❖负 载 电 压 有 效 值 Uo 也 从 0 增 大到接近电源电压有效值U1。
❖导通角小于 ,电流断续。
6.1.1 相控单相交流调压电路
➢ 根据 、φ大小关系,θ角和电路运行状态不同
③0< ≤ φ (窄脉冲)时,
6.1.2 相控三相交流调压电路
(1) 触发信号的要求
②脉宽条件
❖ Y联接时三相中至少要有两相导 通才能构成电流通路。
❖ 为保证起始工作电流的流通,或 在控制角较大、电流不连续的情 况下仍能按要求使电流流通
❖ 触发信号应采用大于/3的宽脉 冲(或脉冲列)或采用间隔/3的双 窄脉冲。
6.1.2 相控三相交流调压电路
Z R2 (L)2
6.1.1 相控单相交流调压电路
➢ f , 的曲线族,如图
❖ 以负载阻抗角φ为参变量,
导通角θ与触发角的关系。
❖ 通过曲线可得到导通角θ 。
❖ 例 如 , 当 φ =30° ,
=60° 时 , 查 曲 线 , 可 得 晶 闸 管 的 导 通 角 θ≈146° 。
图6.6 电感电阻性负载单相交流
0 uo (t) cos(nt)d (t)
bn
2
0 uo (t)sin(nt)d (t)
6.1.1 相控单相交流调压电路
(3) 谐波分析
❖ n次谐波电压系数:
an
2U1
n
1 [cos(n 1
1)
1]
1 [cos(n n 1
1)
1]
(n 3,5, 7....)
bn
2U1
1 n 1
电路分析基础第6章-三相交流电路-PPT精选课件.ppt
第6章三相交流电路
6.2.1 若把对称三相负载ZU、ZV、ZW一端连在一起,成为一
个公共点N′(称为负载的中点),并接到三相电源的中线上, 而各负载的另一端分别接到三相电源的端线上,就构成星形 连接,如图6-7所示。用四根导线把电源和负载连接起来的 三相电路,称为三相四线制电路(Y0-Y0供电系统)。
第6章三相交流电路
6.1 三相电源
所谓三相交流电源,是由三个频率相同、振幅相等、相 位依次互差120°的正弦交流电源按一定方式连接而成的电
6.1.1 对称三相电源 三相发电机是将三组完全相同的绕组对称固定在同一圆
柱形铁芯上,固定不动,这三个绕组在空间位置上互相差 120°角。当中间转动的励磁绕组以角频率ω匀速旋转时, 三相绕组会同时产生三个大小及频率相同而相位互差120° 的对称三相电动势,这就是三相交流发电机的原理。图61(a)
10
100
由此得中线电流为
•
•••
INIUIVIW2 2374 4672 2120
2 20.8j2 20.64 40.6j440.82 21j2 2 3
2
2
3 3j29 .4 3.2 4 54.6 1A
29
第6章三相交流电路 (1)在对称的三相四线制电路中(负载为对称三相负载), 中线电流为零,即中线不起作用,可以去掉,成为三相三线 (2)三相负载不对称时,中线有电流通过,中线不能断 (3)中线上不允许安装熔断器(保险)和开关;熔断器(保 险)和开关只能装在端线(火线)
压严重不对称,使用电设备不能正常工作。
24
第6章三相交流电路
【例6-2】对称三相负载作星形连接,且每相负载为纯
电阻,大小为10Ω,已知电源电压 U UV =380∠0°V,求
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IT2 1 2 U 1 R siwn t 2dwtU R 1 1 2(1 s2 i2 n) (6-3)
☞功率因数
PU oIoU o
S U 1Io U 1
2 1 si2n
(6-4)
u1
O uo
O io
O u
VT
O
wt
wt wt
图6-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形
wt
6.1.1 单相交流调压电路
通角,即
si n()si n()etg (6-7)
VT1
图6-2 阻感负载单相交流 调压电路及其波形
6.1.1 单相交流调压电路
以为参变量,利用式(6-7)可以把和 的关系用图6-3的一簇曲线来表示。
◆基本的数量关系 ☞负载电压有效值Uo
Uo
1
(
2U1sinwt)2d(wt)
U1
1 sin2sin2(2)
开通,VT2导通角小于。 ☞io有指数衰减分量,在指数分量衰减过程中,VT1导通时间渐短,VT2的导
通时间渐长。
u1
O
wt
iG 1
O iG 2
O io
i
T
1
wt wt
O
wt
iT2
图6-5 <时阻感图负4载- 5交流调压电路工作波形
6.1.1 单相交流调压电路
◆例6-1 一单相交流调压器,输入交流电压为220V,50Hz,负载为电阻电感,
其中R=8W,XL=6 W。试求=/6、/3时的输出电压、电流有效值及输入功率 和功率因数。
解:负载阻抗及负载阻抗角分别为:
Z R2XL 2 10
arc X L t) aan r(c 6 ) t0 a .6n 4 (3 3 .8 6 5 7
R
8
因此开通角的变化范围为:
即
0.64 3 5
①当=/6时,由于<,因此晶闸管调压器全开放,输出电压为完整 的正弦波,负载电流也为最大,此时输出功率最大,为
I I 22 022 (A) in o Z
6.1.1 单相交流调压电路
P I 2R38(7 W2 ) in in
功率因数为
Pin 38720.8
U1Io 22022
实际上,此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦。
② 时,先计算晶闸管的导通角,由式(6-7)得
3
e sin ( 0 .64 ) 3 si 5 n 0 ( .64 )t3 a n5
6.1.1 单相交流调压电路 6.1.2 三相交流调压电路
6.1 交流调压电路·引言
■把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管的控制就可 以控制交流输出。
■交流电力控制电路 ◆交流调压电路:在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制,调 节输出电压有效值的电路。 ◆交流调功电路:以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,改变通 态周期数和断态周期数的比,调节输出功率平均值的电路。 ◆交流电力电子开关:串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。
■电阻负载 ◆工作过程 ☞在交流电源u1的正半周和负半周,分别对VT1和
VT2的开通角进行控制就可以调节输出电压。 ◆基本的数量关系 ☞负载电压有效值Uo
ww U o1 2 U 1 sitn 2 d t U 12 1s2 in (6-1)
☞负载电流有效值Io
Io
Uo R
(6-2)
☞晶闸管电流有效值IT
引言
■交流-交流变流电路:把一种形式的交流变成另一种形式 交流的电路。
■交流-交流变换电路可以分为直接方式(即无中间直流环 节)和间接方式(有中间直流环节)两种。
■直接方式 ◆交流电力控制电路:只改变电压、电流或对电路的通断 进行控制,而不改变频率的电路。 ◆变频电路:改变频率的电路。
6.1 交流调压电路
第6章 交流交流变流电路
6.1 交流调压电路 6.2 其他交流电力控制电路 6.3 交交变频电路 6.4 矩阵式变频电路
本章小结
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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P I 2R29(3W7) in in
Pin 29370.697
U1Io 22019 .16
6.1.1 单相交流调压电路
■单相交流调压电路的谐波分析 ◆带电阻负载时,对负载电压uo进行谐波分析
uo(wt) (anco nwstbnsinn wt) n1,3,5,
(6-12)
式中
a1
2U1(co2s 1) 2
式中Z R2 (wL)2
Io 2IVT
IVT N IVT
Z 2U1
(6-10) (6-11)
图6-4 单相交流调压电路为参变量时IVTN和关系曲线
6.1.1 单相交流调压电路
◆<时的工作情况 ☞VT1的导通时间超过。 ☞触发VT2时,io尚未过零,VT1仍导通,VT2不会导通,io过零后,VT2才可
2
(6-8)
☞晶闸管电流有效值IVT
图6-3 单相交流调压电路以 为 参变量的和关系曲线
IVT
1
2
2ZU1 sinw(t)sin()etg wt 2dw ( t)
U1
2Z
sin coc2 so(s)
(6-9)
6.1.1 单相交流调压电路
☞负载电流有效值Io ☞晶闸管电流IVT的标么值
◆的移相范围为0≤≤,随着的增大,Uo 逐渐降低,逐渐降低。
■阻感负载 ◆工作过程 ☞若晶闸管短接,稳态时负载电流为正弦
波,相位滞后于u1的角度为,当用晶闸管控
制时,只能进行滞后控制,使负载电流更为 滞后。
☞设负载的阻抗角为 tg1(wL/R),稳态 时的移相范围应为≤≤。
☞在wt=时刻开通晶闸管VT1,可求得导
3
3
解上式可得晶闸管导通角为:
2.72 175 .26
6.1.1 单相交流调压电路
IVT
U 1
2Z
sin co c2 o s (s)
2 2 1 2 0 02 .72 s7 i2 .n 72 c7 o 2 0 3 s .8 (0 .64 (A 6 ) in o VT
■应用 ◆灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)。 ◆异步电动机软起动。 ◆异步电动机调速。 ◆供用电系统对无功功率的连续调节。 ◆在高压小电流或低压大电流直流电源中,用于调节变压器一次电压。
6.1.1 单相交流调压电路
u1
O
wt
uo
O
wt
io
O
wt
u
V
T
O
wt
图6-1 电阻负载单相交流 调压电路及其波形