第六章交流調(diào)壓電路1交流-交流變流電路

把一種形式的交流電變成另一種形式交流電的電路交流電壓控制器頻率不變，僅改變電壓大小交流調(diào)壓電路相位控制交流調(diào)功電路通斷控制變頻器實現(xiàn)頻率變換亦可改變電壓大小交交變頻直接交直交變頻間接采用晶閘管作開關(guān)器件時，依靠交流電源瞬時值過零及反向來關(guān)斷晶閘管。晶閘管開關(guān)器件的開通則可采用移相控制，改變控制角調(diào)控變換器輸出電壓的大小。單相電壓控制器常用于小功率單相電動機、照明和電加熱控制，三相交流-交流電壓控制器的輸出是三相恒頻變壓交流電源，通常給三相交流異步電動機供電，實現(xiàn)異步電動機的變壓調(diào)速，或作為異步電動機的啟動器使用。

2（a）單相全控通態(tài)時：斷態(tài)時：兩個反并聯(lián)開關(guān)器件負載電壓、負載功率的大小由控制角a確定單相全控

36.2.1電阻負載6.1單相交流調(diào)壓電路1電阻負載的工作情況在正負半周的相應時刻觸發(fā)晶閘管導通,可在負載上得到缺角的正弦波形4

輸出電壓有效值與a

的關(guān)系：

電流有效值

功率因數(shù)

電路的移相范圍為0~πa

＝0時，功率因數(shù)

＝1，a

增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，

降低。5利用傅立葉級數(shù)可求出基波及各次諧波。6表6.1不同觸發(fā)角時基波和3~15次諧波電壓(電流)的相對值7

若晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時負載電流為正弦波，相位滯后于輸入電壓u2的角度為j。2.阻感負載時的工作情況負載阻抗角：

j

=arctan(wL

/R)

當電源電壓反向過零時,由于負載電感產(chǎn)生電勢阻止電流變化,故電流不能立即為0,此時晶閘管導通角θ的大小,不但與控制角α有關(guān),而且與負載阻抗角φ有關(guān).8當VT1處于通態(tài)時，下式成立：VT1RLu2b)VT1處于導通狀態(tài)初始條件：ωt=

a

，i2=0。求解上式并將初始條件代入可得其中

穩(wěn)定分量iB自由分量iS9晶閘管導通角為θ,亦即：ωt=

θ+a

，i2=0。并該條件代入i2表達式可得據(jù)此可計算出晶閘管導通角θ101.α>φ時的情況

晶閘管的導通角θ

<180,正負半波電流斷續(xù),控制角α越大,導通角θ越小,波形斷續(xù)越嚴重112.α=φ時的情況電流自由分量為0,晶閘管的導通角θ

=180,正負半波電流連續(xù)123.α<φ時的情況若采用窄脈沖觸發(fā),則VT2觸發(fā)脈沖到來時,因VT1上電流還未到0,故使得VT2承受反壓無法導通,故負載上只有正半周有輸出,電流有很大直流成分,電路無法正常工作.13當阻感負載,a

<j時應采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)VT1的導通時間超過π。觸發(fā)VT2時，

io尚未過零，VT1仍導通，VT2不會導通。io過零后，VT2才可開通，VT2導通角小于π。衰減過程中，VT1導通時間漸短，VT2的導通時間漸長。結(jié)論：阻感負載當a

<j

時，其穩(wěn)態(tài)工作情況和a

＝j

時完全相同。14總結(jié):3.α

φ時輸出電流連續(xù),無法獲得可調(diào)的輸出電壓,晶閘管失去控制作用15（b）帶中線星形聯(lián)接時，中線電流約等于相電流三個單相交流電壓控制器可組合成帶中線的三相交流電壓控制器缺點中線電流大帶中線星形聯(lián)結(jié)

三相交流調(diào)壓電路分析:16（c）無中線的三相聯(lián)接輸入電流中沒有3次及3的倍數(shù)次諧波電流無中線的三相連接

17(d)Δ聯(lián)接的交流電壓控制器只適用于允許斷開6根出線端子的三角形負載三角形聯(lián)結(jié)的交流電壓控制器

18三相交流調(diào)壓電路分析:三相三線，主要分析電阻負載時的情況任一相導通須和另一相構(gòu)成回路。電流通路中至少有兩個晶閘管，應采用雙脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)。觸發(fā)脈沖順序和三相橋式全控整流電路一樣，為VT1~VT6,依次相差60°。相電壓過零點定為a的起點，a角移相范圍是0°~150°。19三相全波星形無中線調(diào)壓電路α=0o時的波形

20②控制角α=30o各相電壓過零30o后觸發(fā)相應晶閘管。以U相為例，uU過零變正30o后發(fā)出VT1的觸發(fā)脈沖ug1，uU過零變負30o后發(fā)出VT4的觸發(fā)脈沖ug2

。歸納α=30o時的導通特點如下：每管持續(xù)導通150o

；有的區(qū)間由兩個晶閘管同時導通構(gòu)成兩相流通回路，也有的區(qū)間三個晶閘管同時導通構(gòu)成三相流通回路。

21圖3-10三相全波星形無中線調(diào)壓電路α=30o時的波形

22③控制角α=60oα=60o情況下的具體分析與α=30o相似。這里給出α=60o時的脈沖分配圖、導通區(qū)間和U相負載電壓波形如圖3-11所示。歸納α=60o時的導通特點如下：每個晶閘管導通120o

；每個區(qū)間由兩個晶閘管構(gòu)成回路。

23圖3-11三相全波星形無中線調(diào)壓電路α=60o時的波形

24④觸發(fā)角α=90o認為正半周或負半周結(jié)束就意味著相應晶閘管的關(guān)斷是錯誤的。首先假設(shè)觸發(fā)脈沖有大于60o的脈寬。則在觸發(fā)VT1時，VT6還有觸發(fā)脈沖，由于此時uu>uv，VT1和VT6承受正壓uUV而導通，電流流過：VT1、u相負載、v相負載、VT6，一直到uu<uv時刻，VT1、VT6才能同時關(guān)斷。同樣，當Ug2到來時，VT1的觸發(fā)脈沖Ug1還存在，又由于uu>uw，使得VT2和VT1承受正壓uUW一起導通，構(gòu)成UW相回路，……歸納α=90o時的導通特點如下：每個晶閘管通120o

，各區(qū)間有兩個管子導通。

25⑤觸發(fā)角α=120o觸發(fā)脈沖脈寬大于60o

歸納α=120o時的導通特點如下：每個晶閘管觸發(fā)后通30o，斷30o，再觸發(fā)導通30o；各區(qū)間要么由兩個管子導通構(gòu)成回路，要么沒有管子導通。26圖3-13三相全波星形無中線調(diào)壓電路α=120o時的波形

27工作狀態(tài)小結(jié)：（1）a＜30°：處于第一類工作狀態(tài)（三相同時導電）。（2）30°＜a＜60°：每隔30°交替地出現(xiàn)第一類和第二類工作狀態(tài)。（3）60°<a<90°：處于第二類工作狀態(tài)（兩相同時導電）（4）90°<a<150°：交替處于第一類工作狀態(tài)和斷流狀態(tài)。（5）a>150°：電路全斷流，不能工作。所以電阻負載控制角a

的調(diào)控范圍為：0°~150°,三相阻感性負載，分析方法與單相電路相同。

28知識點:晶閘管交流調(diào)功器前面介紹移相觸發(fā)控制，使得電路中的正弦波形出現(xiàn)缺角，包含較大的高次諧波。為了克服這種缺點，可采用過零觸發(fā)的通斷控制方式。這種方式的開關(guān)對外界的電磁干擾最小。控制方法如下：在設(shè)定的周期內(nèi)，使晶閘管開關(guān)接通幾個周波然后斷開幾個周波，改變通斷時間比，改變了負載上的交流平均電壓，可達到調(diào)節(jié)負載功率的目的。因此這種裝置也稱為交流調(diào)功器。

29交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的比較

相同點電路形式完全相同

不同點控制方式不同交流調(diào)壓電路在每個電源周期都對輸出電壓波形進行控制。交流調(diào)功電路是將負載與交流電源接通幾個周期,再斷開幾個周期,通過通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負載所消耗的平均功率。30(a)單相交流調(diào)功器；(b)三相交流調(diào)功器31過零觸發(fā)通斷控制時的輸出電壓波形

32若設(shè)定周期Tc內(nèi)導通周波數(shù)為n，每個周波的周期為T，輸出電壓有效值是 則調(diào)功器的輸出功率是式中Pn—設(shè)定周期Tc內(nèi)全部周波導通時，裝置輸出功率Un—設(shè)定周期Tc內(nèi)全部周波導通時，輸出電壓有效值因此改變導通周波數(shù)n即可改變電壓和功率。33單相交流零觸發(fā)開關(guān)電路的工作波形34由于晶閘管是在電源電壓過零的瞬時被觸發(fā)導通的，這就可以保證大大減小瞬態(tài)負載浪涌電流和觸發(fā)導通時的電流變化率di/dt，從而使晶閘管由于di/dt過大而失效或換相失敗的幾率大大減少。過零觸發(fā)的優(yōu)點:

可以在負載上得到完整的波形,克服了移相觸發(fā)產(chǎn)生諧波干擾的缺點.35知識點:

斬控式交流調(diào)壓電路用V1進行斬波控制用V3給負載電流提供續(xù)流通道在交流電源u1的正半周斬控式交流調(diào)