电力电子技术课件交流电力控制电路

7.1 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) (an cos nw t bn sin nw t) n 1, 3,5,
式中
a1
2U1 (cos 2a 1) 2
b1
2U1 sin 2a 2( a)
2
an
2U1
n
1
1
cos(n
■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。
7.1 交流电力控制电路·引言
本章主要讲述 交流-交流变流电路中的交流电力控制电路
把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路
1)a
1
n
1
1
cos(n
1)a
1
(n=3,5,7,…)
bn
2U1
n
1
1
sin(n
1)a
n
1 sin(n 1
1)a
(n=3,5,7,…)
7.1 单相交流调压电路
基波和各次谐波的有效值可按下式求出
Uon
1 2
a
2 n
bn2
负载电流基波和各次谐波的有效值为
(n=1,3,5,7,…)
Ion Uon / R
到第三个半波时，ug1 又触发VT1导通。
这样负载电流只有正半波部分，出现很 大直流分量，电路不能正常工作。因而 电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触 发，可采用宽脉冲或脉冲列触发。
7.1 单相交流调压电路
◆a<时的工作情况（宽脉冲） ☞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
项目七 交流电力控制电路
7.1单相交流调压电路 7.2三相交流调压电路 7.3晶闸管交流开关 7.4晶闸管交流调功器
7.1 交流电力控制电路·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。
wt
a =π时， Uo =0。
uo
λ与 a 的关系:
O
wt
io
a =0时，功率因数λ=1， O
wt
a 增大，输入电流滞后于电压
u
V
且畸变，λ降低。
T
O
wt
电阻负载单相交流调压电路及其波形
7.1 单相交流调压电路
电阻负载上交流电压有效值为
U R
1 (
a
2U 2 sin wt)2 d (wt) U 2
一定φ角度才能到零，即管子要继续导通到电源电压的负半周才能
关断。负载阻抗角： = arctan(wL / R)
晶闸管的导通角θ不仅与控制角α有关，而且与负载的功率因数角φ 有关。控制角越小则导通角越大，负载的功率因数角 φ越大，表明 负载感抗大，自感电动势使电流过零的时间越长，因而导通角θ越大。
单相交流调压电感负载电路图
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
iG1
Oa
iG2
O io
iT1a
wt wt
Oa
wt
iT2
a<时阻感负载图交4流-5调压电路工作波形
7.1 单相交流调压电路
综上所述，单相交流调压有如下特点：
①电阻负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交 流侧电流一致。改变控制角可以连续改变负载电压有 效值，达到交流调压的目的。
交流电力 控制电路
只改变电压,电 流或控制电路
交流调压电路 相位控制
的通断,而不改 变频率的电路。
交流调功电路
通断控制
变频电路
交交变频 直接
改变频率的电路 交直交变频 间接
7.1 相交流调压电路
电阻负载
输出电压与 α 的关系:
移相范围为0≤ a ≤π。 a
=0时，输出电压为最大 。
u1
Uo=U1, 随 a 的增大，Uo降低， O
②电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当α<φ时， 会出现一个晶闸管无法导通，产生很大直流分量电流， 烧毁熔断器或晶闸管。
③电感性负载时，最小控制角α min =φ (阻抗角)。所以 的移相范围为φ～180°，电阻负载时移相范围为0～ 180°。
7.1 单相交流调压电路
单相交流调压电感负载波形图 (a) α>φ (b) α=φ (c) α<φ
◆电流基波和各次谐波标么值随a变化的曲线，如图 所示，其中基准电流为a=0时的电流有效值。 ◆阻感负载时
7.1 单相交流调压电路
下面分三种情况加以讨论。
（1）α> φ
由 图 可 见 ， 当 α> φ 时 ， θ<180°，即正负半周电流断续， 且α越大，θ越小。
可见， α在φ ~180°范围内， 交流电压连续可调。电流电压波 形如图所示。
7.1 单相交流调压电路
（2） α=φ
由图可知，当α=φ时，θ=180°， 即正负半周电流临界连续。
相当于晶闸管失去控制，电流电 压波形如图所示。
7.1 单相交流调压电路
（3） α< φ 如图所示（窄脉冲）
此种情况若开始给VT1管以触发脉冲， VT1管导通，而且θ>180°。
如果触发脉冲为窄脉冲，当ug2出现时， VT1管的电流还未到零，VT1管关不断， VT2管不能导通。
当VT1管电流到零关断时，ug2脉冲已 消失，此时VT2管虽已受正压，但也无 法导通。
1 sin 2a a
2
改变角α即可调节负载两端的输出电压有效值，达到 交流调压的目的。
电流有效值和电路功率因数为
I U R U2 1 sin 2a a
R R 2
cos P U R I 1 sin 2a a
S U 2 I 2
7.1 单相交流调压电路
电路的移相范围为0－π。
由双向晶闸管组成的电路，只要在正负半周对称的 相应时刻（α、π ＋α ）给触发脉冲，则和反并联 电路一样可得到同样的可调交流电压。
交流调压电路的触发电路完全可以套用整流移相触 发电路，但是脉冲的输出必须通过脉冲变压器，其 两个二次线圈之间要有足够的绝缘。
7.1 单相交流调压电路
电感性负载
图中所示为电感性负载的交流调压电路。 由于电感的作用，在电源电压由正向负过零时，负载中电流要滞后