交流-交流变换电路汇总
合集下载
交流交流变换电路
交流电力电子开关
1
2
t
t
t
t
u
s
i
C
u
C
VT
1
VT
2
t
t
u
VT
1
u
u
s
i
C
u
C
C
VT
1
VT
2
VT
图6-16 TSC理想投切时刻原理说明
晶闸管的投切 选择晶闸管投入时刻的原则：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等，这样电容器电压不会产生跃变，就不会产生冲击电流。 理想情况下，希望电容器预充电电压为电源电压峰值，这时电源电压的变化率为零，电容投入过程不但没有冲击电流，电流也没有阶跃变化。
本章主要讲述 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
6.1 交流调压电路
电路图
原理
两个晶闸管反并 联后串联在交流电路 中，通过对晶闸管的 控制就可控制交流电 力。
6.1 交流调压电路
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。
图6-15 TSC基本原理图 a) 基本单元单相简图 b) 分组投切单相简图
作用 对无功功率控制，可提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。 性能优于机械开关投切的电容器。 结构和原理 晶闸管反并联后串入交流电路。 实际常用三相，可三角形联结，也可星形联结。
晶闸管投切电容（Thyristor Switched——Capacitor——TSC）
三相三线
6.1.2 三相交流调压电路
6.1.2 三相交流调压电路
1
2
t
t
t
t
u
s
i
C
u
C
VT
1
VT
2
t
t
u
VT
1
u
u
s
i
C
u
C
C
VT
1
VT
2
VT
图6-16 TSC理想投切时刻原理说明
晶闸管的投切 选择晶闸管投入时刻的原则：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等，这样电容器电压不会产生跃变，就不会产生冲击电流。 理想情况下，希望电容器预充电电压为电源电压峰值，这时电源电压的变化率为零，电容投入过程不但没有冲击电流，电流也没有阶跃变化。
本章主要讲述 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
6.1 交流调压电路
电路图
原理
两个晶闸管反并 联后串联在交流电路 中，通过对晶闸管的 控制就可控制交流电 力。
6.1 交流调压电路
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。
图6-15 TSC基本原理图 a) 基本单元单相简图 b) 分组投切单相简图
作用 对无功功率控制，可提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。 性能优于机械开关投切的电容器。 结构和原理 晶闸管反并联后串入交流电路。 实际常用三相，可三角形联结，也可星形联结。
晶闸管投切电容（Thyristor Switched——Capacitor——TSC）
三相三线
6.1.2 三相交流调压电路
6.1.2 三相交流调压电路
第6章 交流—交流变换电路
13
6.5.1 单相相控交-交变频电路
◆基本原理 当正组变流器工作时，晶闸管触发角 p =0，平均电压Ud最大。随着的 p增大，Ud 值减小，当 p π 2 时，Ud=0。半周内平均输出电压如图6-17所示，为一正弦波。由
于整流电压波形上部包围的面积比下部面积大，总的功率为正，从电源供向负载，
组相控整流电路反并联构成，如图6-17
所示，将其中一组整流器称为正组变流 器P，另外一组称为反组变流器N。如果
正组变流器工作，反组变流器被封锁，
负载端得到输出电压为上正、下负；如 果反组变流器工作，正组变流器被封锁 ，则负载端得到输出电压为上负、下正 。
6-17 相控单相交-交变频电路阻感负载时的输出波形
14
6.5.1 单相相控交-交变频电路
◆基本原理 反组变流器的工作原理类似。 由此得出结论，正弦波交-交变频电路是由两组反并联的可控整流器组成，运行
中正、反两组变流器的α角要不断加以调制，使输出电压平均值为正弦波；同时，
正、反两组变流器也需按规定频率不停地进行切换，以输出可变频率交流。 正、反两组整流器切换时，不能简单地将原来工作的整流器封锁，同时将原来封 锁的整流器立即开通。因为己开通的晶闸管并不能在触发脉冲消失的那一瞬间立即 被关断，必须等待晶闸管承受反压时才能关断。如果两组整流器切换时触发脉冲的 封锁和开放同时进行，原先导通的整流器不能立即关断，而原来封锁的整流器己经 开通，于是出现两组整流器同时导通的现象，将会产生很大的短路电流，使晶闸管 损坏。为了防止在负载电流反向时产生环流，将原来工作的整流器封锁后，必须留 有一定死区时间，再开通另一组整流器。这种两组整流器任何时刻只有一组工作， 在两组之间不存在环流，称为无环流控制方式。
第5章 交流-交流变换电路
5.1 交流电力控制电路
交流电力控制电路只改变交流电压、 交流电力控制电路只改变交流电压、电流的幅值或对交流电 路进行通断控制，而不改变交流电的频率。它包括交流开关、 路进行通断控制 ，而不改变交流电的频率。 它包括交流开关 、 交流调功和交流调压等； 交流调功和交流调压等；交流电力控制电路主要采用即通断 控制或相位控制方式。 控制或相位控制方式。 交流开关和交流调功主要采用通断控 而交流调压通常采用相位控制。 制，而交流调压通常采用相位控制。 1）通断控制。即把晶闸管作为开关，将负载与交流电源接通 ）通断控制。即把晶闸管作为开关， 几个周期，然后再断开一定周期，通过改变通断时间比值达 几个周期， 然后再断开一定周期， 到调压目的。这种控制方式电路简单，功率因数高， 到调压目的 。 这种控制方式电路简单， 功率因数高， 适用于 较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。 较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。 2）相位控制。它使晶闸管在电源电压每一周期内选定的时刻 ）相位控制。 将负载与电源接通， 将负载与电源接通 ，改变选定的导通时刻就可达到调压的目 的。
第5章 交流 交流变换电路 章 交流-交流变换电路
本章要点
交流开关、 交流开关、交流调功和交流电压调节的基本工作原 理和应用电路分析； 理和应用电路分析； 相位控制和通断控制的概念； 相位控制和通断控制的概念； 不同负载时，单相和三相交流调压电路的结构、 不同负载时，单相和三相交流调压电路的结构、工 作原理、波形分析； 作原理、波形分析； 单相和三相交-交变频电路的电路结构 工作原理。 交变频电路的电路结构、 单相和三相交 交变频电路的电路结构、工作原理。
如果使晶闸管交流开关在端电压为零或零附近瞬间接通， 如果使晶闸管交流开关在端电压为零或零附近瞬间接通，利 用管子电流小于维持电流使管子自行关断， 用管子电流小于维持电流使管子自行关断，就可使电路波形 为正弦整周期形式，这样可以避免高次谐波的产生。 为正弦整周期形式，这样可以避免高次谐波的产生。这种触 发方式称为过零触发或零触发。 发方式称为过零触发或零触发。交流零触发开关对外界的电 磁干扰最小。用交流零触发开关实现功率调节的方法如下： 磁干扰最小。用交流零触发开关实现功率调节的方法如下： 在设定的周期T 在设定的周期 C内，用零电压开关接通几个周波然后断开几 个周波，改变晶闸管在设定周期内的通断时间比例， 个周波，改变晶闸管在设定周期内的通断时间比例，可调节 负载上的交流平均电压，即可达到调节负载功率的目的。 负载上的交流平均电压，即可达到调节负载功率的目的。这 种装置也称为调功器或周波控制器。 种装置也称为调功器或周波控制器。
第6章 交流-交流变换电路
9
单相交流调压阻感负载 阻感负载电路不同 、 的 图6-2-3 单相交流调压阻感负载电路不同α、 φ的波形
2、阻感负载 、
α < 时，采用宽脉冲或脉冲列触发。 采用宽脉冲或脉冲列触发。
则在刚开始触发晶闸管的几个周波内， 这样即使α＜φ，则在刚开始触发晶闸管的几个周波内， 两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后，负载电 两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后， 流即成为对称连续的正弦波，电流滞后电压φ角。 流即成为对称连续的正弦波，
14
三、斩控式交流调压电路
原 理 分 析
i1 V2
T
器件
V1 u 2 V u1 1 = ton/T
V1
为ton
开关
为
VD 1
一般采用全控型器 件作为开关器件
控
VD 2 V3 VD 3
控
15
u1
控
VD 4 uo V4
R L
4-7
单相交流调压电路
斩控式交流调压电路阻性负载 特性 电源电流的基波分量和电源 电压同相位 电源电流不含低次谐波， 电源电流不含低次谐波，只 含和开关周期T有关的高次 含和开关周期 有关的高次 谐波 功率因数接近1 功率因数接近
u1 O uo O io O uVT O u1 u1 VT1 VT2 io uo R u1 VT1 VT2 io uo R
ωt
O uo
ωt
ωt
O io O uVT
ωt
ωt
ωt
ωt
O
ωt
5
第一节 交流调压电路
VT1
数量关系
负载电压有效值
u1
VT2
io uo R
Uo =
π α 1 sin 2α + 1 1 α 2π π U 负载电流有效值 Io = o R 晶闸管电流有效值
单相交流调压阻感负载 阻感负载电路不同 、 的 图6-2-3 单相交流调压阻感负载电路不同α、 φ的波形
2、阻感负载 、
α < 时，采用宽脉冲或脉冲列触发。 采用宽脉冲或脉冲列触发。
则在刚开始触发晶闸管的几个周波内， 这样即使α＜φ，则在刚开始触发晶闸管的几个周波内， 两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后，负载电 两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后， 流即成为对称连续的正弦波，电流滞后电压φ角。 流即成为对称连续的正弦波，
14
三、斩控式交流调压电路
原 理 分 析
i1 V2
T
器件
V1 u 2 V u1 1 = ton/T
V1
为ton
开关
为
VD 1
一般采用全控型器 件作为开关器件
控
VD 2 V3 VD 3
控
15
u1
控
VD 4 uo V4
R L
4-7
单相交流调压电路
斩控式交流调压电路阻性负载 特性 电源电流的基波分量和电源 电压同相位 电源电流不含低次谐波， 电源电流不含低次谐波，只 含和开关周期T有关的高次 含和开关周期 有关的高次 谐波 功率因数接近1 功率因数接近
u1 O uo O io O uVT O u1 u1 VT1 VT2 io uo R u1 VT1 VT2 io uo R
ωt
O uo
ωt
ωt
O io O uVT
ωt
ωt
ωt
ωt
O
ωt
5
第一节 交流调压电路
VT1
数量关系
负载电压有效值
u1
VT2
io uo R
Uo =
π α 1 sin 2α + 1 1 α 2π π U 负载电流有效值 Io = o R 晶闸管电流有效值
电力电子技术 第5章 交流-交流(AC-AC)变换
◆如 uR-u1 > u2-uR ， 则应及时切换至下一 个管子导通。
图5-20 余弦交点控制法波形原理
☞结论：由ui换相到ui+1的条件应为：
uR=(ui+ui+1)/2
(5-11)
37
5.4.2 直接变频电路
图5-21 正弦型交-交变频电路输出电压、电流波形 38
5.4.2 直接变频电路
■输入、输出特性
26
5-3-3 交流斩波调压的控制
■互补控制方式
◆ up和un分别为交流电压正、负半周 对应的同步信号。
up有效时，V1、V3交替施加控制信号， un有效时，V2、V4交替施加控制信号。
◆由于实际的开关器件存在有导通、 关断延时，很可能会造成斩波开关 和续流开关直通而短路。为防止短 路，可增设死区时间，这样又会造 成两者均不导通，使负载电流断续 产生过电压现象。因此，为了防止 过电压还需采取其他措施，如使用 缓冲电路等。这是互补控制方式的 不足之处。
n
)
(5-9)
ton
TC
k
2
TC
n
n
TC
ton
23
5.3.1 斩控式交流调压的基本原理
■斩控式交流调压电路的谐波分析
式(5-9)代入 式(5-7)可得
uo
2u sin t 1 n1
2u sinn
n
sin nk t n sin nk t n
(5-10)
Uo 含有基波及高次谐波， 谐波频率在开关频率 ω 及其整数倍两侧处分布， 开关频率越高，谐波与基波距离越近，越容易滤波。
t3 ~ t4 ： uo和io均为负， 反组整流， 输出功率为正
t4 ~ t5 ： uo反向， io仍为负 反组逆变， 输出功率为负
图5-20 余弦交点控制法波形原理
☞结论：由ui换相到ui+1的条件应为：
uR=(ui+ui+1)/2
(5-11)
37
5.4.2 直接变频电路
图5-21 正弦型交-交变频电路输出电压、电流波形 38
5.4.2 直接变频电路
■输入、输出特性
26
5-3-3 交流斩波调压的控制
■互补控制方式
◆ up和un分别为交流电压正、负半周 对应的同步信号。
up有效时，V1、V3交替施加控制信号， un有效时，V2、V4交替施加控制信号。
◆由于实际的开关器件存在有导通、 关断延时，很可能会造成斩波开关 和续流开关直通而短路。为防止短 路，可增设死区时间，这样又会造 成两者均不导通，使负载电流断续 产生过电压现象。因此，为了防止 过电压还需采取其他措施，如使用 缓冲电路等。这是互补控制方式的 不足之处。
n
)
(5-9)
ton
TC
k
2
TC
n
n
TC
ton
23
5.3.1 斩控式交流调压的基本原理
■斩控式交流调压电路的谐波分析
式(5-9)代入 式(5-7)可得
uo
2u sin t 1 n1
2u sinn
n
sin nk t n sin nk t n
(5-10)
Uo 含有基波及高次谐波， 谐波频率在开关频率 ω 及其整数倍两侧处分布， 开关频率越高，谐波与基波距离越近，越容易滤波。
t3 ~ t4 ： uo和io均为负， 反组整流， 输出功率为正
t4 ~ t5 ： uo反向， io仍为负 反组逆变， 输出功率为负
交流直流转换电路图文
06 测试方法与故障诊断
测试仪器及使用方法
1 2
示波器
用于测试交流信号的波形，通过探头连接电路测 试点，调整示波器参数以显示清晰的信号波形。
万用表
用于测量电压、电流和电阻等参数，选择合适的 量程和档位，将表笔接触电路测试点进行测量。
3
信号发生器
用于产生测试所需的交流或直流信号，连接电路 输入端，调整信号幅度和频率进行测试。
全波整流电路特点
整流效率高，输出电压波动小，但需要中心 抽头变压器，结构相对复杂。
桥式整流电路图文详解
桥式整流电路原理
利用四个二极管组成桥式电路，将交流电的 正、负半周都进行整流。
桥式整流电路波形
输入为交流电，输出为脉动直流电，脉动频 率与输入交流电频率相同。
桥式整流电路图
包括电源、四个二极管、负载电阻等元件， 四个二极管交替导通。
发展历程
从早期的机械整流器到现代的半导体整流电路，交流直流转换电路经历了漫长 的发展过程。随着半导体技术的不断进步，整流电路的性能和效率得到了极大 的提升。
趋势
未来，随着新能源、智能电网等领域的快速发展，交流直流转换电路将面临更 高的要求和挑战。同时，新型整流技术（如同步整流、软开关技术等）的应用 将进一步提高整流电路的性能和效率。
开关型稳压电路
利用开关管的开关状态， 控制输出电压的大小，实 现稳压功能。
逆变器电路
方波逆变器电路
将直流电转换为方波交流电，适用于一些特定负 载。
正弦波逆变器电路
采用复杂的振荡和调制技术，将直流电转换为正 弦波交流电，适用于各种负载。
多功能逆变器电路
结合方波和正弦波逆变器的优点，实现多种输出 波形和功能的逆变器电路。
第五章 交流-交流变换技术
5.2 单相交流调压电路
工作波形示意
特点：
感性负载电流滞后，电 压过零点附近，电感电 流方向与电压方向反向， 此时开关组的切换也造 成电流的断续。因此， 为防止过电压还需要采 取其他措施，如使用缓 冲电路、电压电流过零 检测等，这是互补控制 方式的不足之处。
5.2 单相交流调压电路
常用控制模式
电压同步。 Y连接时三相中至少要有两相导通才能构成电流通路，因
此单窄脉冲是无法启动三相交流调压电路的。为保证起始 工作电流的流通，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。
工 作 波 形 分 析
30o
5.3 三相交流调压电路
PWM斩控三相交流调压电路
sin( ) sin( )e tan
的情况：
负载电流只有稳态分量i1，导通角 ，π电流连续。在这种状态下，
电感续流结束时刻正好是下一个控制脉冲到来的时刻，负载电流 处于临界连续状态，负载电压是完整的正弦波（ ）u，o 而u负i 载
电流则是一个滞后于电压 角的纯 正弦波，电路无调压作用。
（2）负载电流有效值：
I or ms
Uorms R
Urms R
sin2 π
2π
π
负载电流等于交流电源电流
5.2 单相交流调压电路
（3）流过晶闸管的电流平均值和有效值：
IVTrms
1π (
2Urms sint )2 d(t ) Urms
2π
R
R
sin2 π
5.3 三相交流调压电路
三相交流调压电路常见结构
5.3 三相交流调压电路
交流变换电路详解课件
负载电流基波和各次谐波有效值：
I on U on / R
在上面关于谐波的表达式中 n=1为基波，n=3,5,7,…为奇次谐波。随着谐波次数n的增加， 谐波含量减少。
第7页，共43页。
6.1.1 单相交流调压电路
➢感性负载 （R-L负载）
❖ 单相交流电压器带阻感负载时，
工作情况同可控整流电路带电感负 载相似；
2） 采用宽脉冲或脉冲列触发，使第
二个晶闸管的导通角θ<π 。随后T1
导通角逐渐减小，T2逐渐增大，最终
使两个晶闸管的导通角θ=1800达到平
图（6.1.4）
衡。解决失控现象。
窄脉冲触发时的工作波形
第12页，共43页。
6.1.1 单相交流调压电路
总结：
❖ 当 时，并采用宽脉冲触发， 负载电压、电流总是完整的正弦波， 改变控制角 ,负载电压、电流的有
第六章 交流变换电路
➢ 概述
➢ 交流变换电路：把交流电能的参数（幅值、频率、相数）加以转换的 电路。
交流电力控制电路
分
维持频率不变 改变输出电压的幅值。
类
交一交变频电路 （直接变频电路）
将电网频率的交流电直接变换成较低频率的交流电 直接变频的同时也可实现电压变换。
第2页，共43页。
6.1 交流调压电路
第3页，共43页。
6.1.1 单相交流调压电路
➢单相交流调压器主电路特点：
T1 、T2 构成无触点交流开关。
✓ 1）电源正半周：T1触发 导通，电源 的正半周施加到负载上；
✓ 2）电源负半周：T2触发导通，电 源负半周便加到负载上；
✓ 3）电源过零：T1、T2交替触发 导通，电源电压全部加到负载；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
随 增大，波形畸变严重，谐波含量增大
应用电路：电风扇无极调速器 P172
2、单相调压电路的结构和工作原理(阻-感负载)
（1）电路结构和工作原理波形
i2 VT1
U g1
u2
Ug2 VT2 u
L
R
(a)
图4-3
u2 (ug )
U g1
U g2
0
i
iB i2
0 is
i2
u
U g1 t
i2 t
0
t
是负载电流的稳态分量，它滞后于电压一个功率因数角 ； 为以时间常数
② 带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则 当α<φ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象， 电流出现很大的直流分量。
③ 带电感性负载时，α的移相范围为φ ~180度 ， 带电阻性负载时移相范围为0 ~180度。
4.1.2 三相交流调压器
工业中交流电源多为三相系统，交流电机也 多为三相电机，应采用三相交流调
在晶闸管交流调压电路中，每相负载电流为正 负对称的缺角正弦波，它包含有较大的奇次谐波 电流，3次谐波电流的相位是相同的，中性线的电 流为一相3次谐波电流的三倍，且数值较大，这种 电路的应用有一定的局限性。
2、Y型： 这是一种最典型、最常用的三相交流调压电路
图4-10
它的正常工作须满足： ① 三相中至少有两相导通才能构成通路，且其中
第4章 交流-交流变换电路
1. 交流调压：交流电力控制电路只改变交流电 压、电流的幅值或对交流电路进行通断控制 ，而不改变交流电的频率。它包括交流开关 、交流调功和交流调压等。
2. 交-交变频
交流电力控制电路主要采用通断控制或相位控制方式。
交流开关和交流调功主要采用通断控制，而交流调压通常采用 相位控制。 1）通断控制。即把晶闸管作为开关，将负载与交流电源接通
4.1.1、单相交流调压电路
1、单相调压电路的结构和工作原理(电阻性负载)
（1）电路结构和工作原理波形
VT1
U g1
u2 (ug )
u2
Ug2 VT2 u
R
U g1
U g2
0
1 2
u
U g1 t
0
u2
uR
图4-1
(a)
（2）仿真与实验波形
t (b)
由于正、负半波对称，频谱中将不含直流及 偶次谐波
电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此
时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，
而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门极的起
始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，
α的最大范围是
。
单相交流调压可归纳以下三点：
① 带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式 可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可 以改变负载电压有效值。
三相交流调压电路与三相负载之间有多种联 接方式，其中以三相Y接调压方式最为普遍。
Y0型
1、负载Y形连接带中性线的三相交流调压电路
VT1 U
VT3 V
VT5 W
N
RU
VT4 iU RV
VT6 iV RW
VT2 iW iN
VT1
4
RU
U
1
VT26
RV
V
3WLeabharlann VT32RW
5
N
图54-1-47
它由3个单相晶闸管交流调压器组合而成，其公 共点为三相调压器中线，每一相可以作为一个单 相调压器单独分析，其工作原理和波形与单相交 流调压相同。
一相为正向晶闸管导通，另一相为反向晶闸管导 通； ② 三相正(或负)触发脉冲依次间隔120度，而每 一相正、负触发脉冲间隔180度。从VT1到VT6相 邻触发脉冲相位应互差60 ③ 为保证任何情况下的两个晶闸管同时导通， 应采用宽度大于60o的宽脉冲（列）或双窄脉冲 来触发
（2）三相调压电路在电感性负载时的工作情况
图7-4 过零触发调节周波电压的波形
调功器的输出功率
P
nT TC
Pn
调功器输出电压有效值 U
nT TC U n
设定周期Tc内导通的周波数为n，每个周
波的周期为T
22
2、交流电力电子开关
把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关 ，起接通和断开电路的作用。
■优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通 断。
■与交流调功电路的区别 ◆并不控制电路的平均输出功率。 ◆通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接 通和断开。 ◆控制频度通常比交流调功电路低得多。
自动控温电热炉电路
采用光耦合器的交流开关电路
4.2 晶闸管交-交变频器
交-交变频电路是不通过中间环节而把工频交流电直接变 换成不同频率交流电的变频电路，故又称为直接变频器或 周波变换器。因为没有中间直流环节，仅用一次变换就实 现了变频，所以效率较高。
交-交变频器大多数由普通晶闸管元件构成。
4.2.1 单相交-交变频电路
1、基本结构和工作原理
单相交-交变频电路由两组反并联 的晶闸管整流器构成。
（1）方波型交-交变频器
图4-27
AC
AC
~50Hz
2.1 .交流调功电路
采用交流调压电路，在交流电压过零时刻将负载与电源接通 几个周波再断开几个周波，实现交流电压的整周波通断控制 。通过改变接通周波数与断开周波数的比例，实现负载平均 功率的调节，称为交流调功电路，
由于晶闸管导通都在电源电压过零时刻，这样负载电压、电 流均为完整正弦波，不会对电网产生高、低次谐波的污染。
三相交流调压电路在电感性负载下的情况要比 单相电路复杂得多，很难用数学表达式进行描述
从实验可知，当三相交流调压电路带电感性负载 时，同样要求触发脉冲为宽脉冲，而脉冲移相范 围为：0≤α≤150º。随着α增大则输出电压减小。
2、其它交流电力控制电路
当交流调压电路采用通断控制时，还可以实 现交流调功和交流无触类开关的功能。
几个周期，然后再断开一定周期，通过改变通断时间比值达 到调压目的。这种控制方式电路简单，功率因数高，适用于 较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。 2）相位控制。它使晶闸管在电源电压每一周期内选定的时刻 将负载与电源接通，改变选定的导通时刻就可达到调压的目 的。
单相交流调压电路 三相交流调压电路
(b)
衰减的自由分量，其初始值与 有关
综上所述，交流调压 器带电感—电阻负载 时，为使电路工作正 常，需保证：
1）
；
2）采用宽度大于 60o 的 宽 脉 冲 或 后 沿 固定、前沿可调、最 大宽度可达180o的脉 冲列触发。
（2）电感性负载的工作情况
当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应
应用电路：电风扇无极调速器 P172
2、单相调压电路的结构和工作原理(阻-感负载)
（1）电路结构和工作原理波形
i2 VT1
U g1
u2
Ug2 VT2 u
L
R
(a)
图4-3
u2 (ug )
U g1
U g2
0
i
iB i2
0 is
i2
u
U g1 t
i2 t
0
t
是负载电流的稳态分量，它滞后于电压一个功率因数角 ； 为以时间常数
② 带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则 当α<φ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象， 电流出现很大的直流分量。
③ 带电感性负载时，α的移相范围为φ ~180度 ， 带电阻性负载时移相范围为0 ~180度。
4.1.2 三相交流调压器
工业中交流电源多为三相系统，交流电机也 多为三相电机，应采用三相交流调
在晶闸管交流调压电路中，每相负载电流为正 负对称的缺角正弦波，它包含有较大的奇次谐波 电流，3次谐波电流的相位是相同的，中性线的电 流为一相3次谐波电流的三倍，且数值较大，这种 电路的应用有一定的局限性。
2、Y型： 这是一种最典型、最常用的三相交流调压电路
图4-10
它的正常工作须满足： ① 三相中至少有两相导通才能构成通路，且其中
第4章 交流-交流变换电路
1. 交流调压：交流电力控制电路只改变交流电 压、电流的幅值或对交流电路进行通断控制 ，而不改变交流电的频率。它包括交流开关 、交流调功和交流调压等。
2. 交-交变频
交流电力控制电路主要采用通断控制或相位控制方式。
交流开关和交流调功主要采用通断控制，而交流调压通常采用 相位控制。 1）通断控制。即把晶闸管作为开关，将负载与交流电源接通
4.1.1、单相交流调压电路
1、单相调压电路的结构和工作原理(电阻性负载)
（1）电路结构和工作原理波形
VT1
U g1
u2 (ug )
u2
Ug2 VT2 u
R
U g1
U g2
0
1 2
u
U g1 t
0
u2
uR
图4-1
(a)
（2）仿真与实验波形
t (b)
由于正、负半波对称，频谱中将不含直流及 偶次谐波
电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此
时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，
而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门极的起
始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，
α的最大范围是
。
单相交流调压可归纳以下三点：
① 带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式 可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可 以改变负载电压有效值。
三相交流调压电路与三相负载之间有多种联 接方式，其中以三相Y接调压方式最为普遍。
Y0型
1、负载Y形连接带中性线的三相交流调压电路
VT1 U
VT3 V
VT5 W
N
RU
VT4 iU RV
VT6 iV RW
VT2 iW iN
VT1
4
RU
U
1
VT26
RV
V
3WLeabharlann VT32RW
5
N
图54-1-47
它由3个单相晶闸管交流调压器组合而成，其公 共点为三相调压器中线，每一相可以作为一个单 相调压器单独分析，其工作原理和波形与单相交 流调压相同。
一相为正向晶闸管导通，另一相为反向晶闸管导 通； ② 三相正(或负)触发脉冲依次间隔120度，而每 一相正、负触发脉冲间隔180度。从VT1到VT6相 邻触发脉冲相位应互差60 ③ 为保证任何情况下的两个晶闸管同时导通， 应采用宽度大于60o的宽脉冲（列）或双窄脉冲 来触发
（2）三相调压电路在电感性负载时的工作情况
图7-4 过零触发调节周波电压的波形
调功器的输出功率
P
nT TC
Pn
调功器输出电压有效值 U
nT TC U n
设定周期Tc内导通的周波数为n，每个周
波的周期为T
22
2、交流电力电子开关
把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关 ，起接通和断开电路的作用。
■优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通 断。
■与交流调功电路的区别 ◆并不控制电路的平均输出功率。 ◆通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接 通和断开。 ◆控制频度通常比交流调功电路低得多。
自动控温电热炉电路
采用光耦合器的交流开关电路
4.2 晶闸管交-交变频器
交-交变频电路是不通过中间环节而把工频交流电直接变 换成不同频率交流电的变频电路，故又称为直接变频器或 周波变换器。因为没有中间直流环节，仅用一次变换就实 现了变频，所以效率较高。
交-交变频器大多数由普通晶闸管元件构成。
4.2.1 单相交-交变频电路
1、基本结构和工作原理
单相交-交变频电路由两组反并联 的晶闸管整流器构成。
（1）方波型交-交变频器
图4-27
AC
AC
~50Hz
2.1 .交流调功电路
采用交流调压电路，在交流电压过零时刻将负载与电源接通 几个周波再断开几个周波，实现交流电压的整周波通断控制 。通过改变接通周波数与断开周波数的比例，实现负载平均 功率的调节，称为交流调功电路，
由于晶闸管导通都在电源电压过零时刻，这样负载电压、电 流均为完整正弦波，不会对电网产生高、低次谐波的污染。
三相交流调压电路在电感性负载下的情况要比 单相电路复杂得多，很难用数学表达式进行描述
从实验可知，当三相交流调压电路带电感性负载 时，同样要求触发脉冲为宽脉冲，而脉冲移相范 围为：0≤α≤150º。随着α增大则输出电压减小。
2、其它交流电力控制电路
当交流调压电路采用通断控制时，还可以实 现交流调功和交流无触类开关的功能。
几个周期，然后再断开一定周期，通过改变通断时间比值达 到调压目的。这种控制方式电路简单，功率因数高，适用于 较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。 2）相位控制。它使晶闸管在电源电压每一周期内选定的时刻 将负载与电源接通，改变选定的导通时刻就可达到调压的目 的。
单相交流调压电路 三相交流调压电路
(b)
衰减的自由分量，其初始值与 有关
综上所述，交流调压 器带电感—电阻负载 时，为使电路工作正 常，需保证：
1）
；
2）采用宽度大于 60o 的 宽 脉 冲 或 后 沿 固定、前沿可调、最 大宽度可达180o的脉 冲列触发。
（2）电感性负载的工作情况
当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应