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1、4-1,引言 6.1 交流调压电路,第6章 交流电力控制电路和交交变频电路,4-2,第4章 交流电力控制电路和交交变频电路,主要内容：单相、三相相控式交流调压电路，交流调功电路，交流电子开关，单相、三相输出交交变频电路。重点：单相相控式交流调压电路，交流调功电路，单相输出交交变频电路。难点：单相相控式交流调压电路，单相输出交交变频电路。基本要求：掌握单相相控式交流调压电路，理解三相相控式交流调压电路，掌握交流调功电路，了解交流电子开关，掌握单相输出交交变频电路，了解三相输出交交变频电路。,4-3,第4章 交流电力控制电路和交交变频电路,交流交流变流电路（AC-AC）：把固定的工频交流变成电压或
2、频率可调的交流电。其可分为二大类：1）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。2)变频电路把工频交流电变成另一种频率或可变频率交流电 交交变频电路：直接把工频交流变成另一种频率或可变频率的交流，也称直接变频电路。交直交变频电路：先把交流整流成直流，再把直流逆变成另一种频率或可变频率的交流,也称间接变频电路。,4-4,第4章 交流电力控制电路和交交变频电路,4-5,6.1 交流调压电路,交流电力控制电路的结构：两个反并联晶闸管（或一个双向晶 闸管）串联在交流电路中，通过控制晶闸管就可控制交流电力,电路图,4-6,应用 1 灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。
3、2 异步电动机软起动。3 异步电动机调速。4 供用电系统对无功功率的连续调节。5 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 交流调压电路,4-7,交流电力控制电路的控制方式：1）相位控制：改变晶闸管的控制角，来调节输出电压有效值，这种电路称为交流调压电路。2）通断控制：（有二种方式）A.交流调 功电路：以交流电周期为单位控制晶闸管通断，改变 通、断周期数之比，来调节输出功率的平均值。B.交流电力电子开关：根据需要接通或断开电路，把晶闸管作为 交流电子开关。交流电力控制电路的应用：1）交流调压电路应用于：灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)、异步电动机调压调速、用于调
4、节变压器一次电压。供用电系统对无功功率的连续调节2）交流调 功电路应用于：电炉的温度控制。3）交流电子开关：固态继电器应用于频繁动作、易燃、易爆场合,4-8,单相交流调压电路 三相交流调压电路,6.1 交流调压电路,4-9,6.1.1 单相交流调压电路,1)电阻负载,图4-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形,输出电压与 的关系:移相范围为0 a。a=0时，输出电压为最大。Uo=U1,随 a 的增大，Uo降低，a=时，Uo=0。,与 a 的关系:a=0时，功率因数=1，a 增大，输入电流滞后于电压且畸变，降低。,4-10,6.1.1 单相交流调压电路1电阻负载 工作原理：（也可用一个双向晶闸管
5、）在 u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的控制角进行控制就可以调节输出电压u0。负载电压有效值：（最大值的方均根值）=0，u0=u1；=180，u0=0负载电流有效值：采用双向晶闸管：管子电流有效值就等于负载电流有效值0,4-11,晶闸管电流有效值：（单向晶闸管）功率因数：=0，=1；，输入电流滞后于电压且发生畸变，2阻感负载：在时触发晶闸管，由于L存在，电流i0只能从0开始增大。当u1过零变负时，L释放磁场能量，使管子继续导通，则u0过零变负，直到i0=0，管子关断。i0滞后于u0，负载阻抗角=arctan(L/R),4-12,当，管子导通角，i0处于断续状态。当=，管子导通角=，i
6、0处于连续状态。当，管子导通角。到t=+触发脉冲又来 时，由于处于正半周的VT1尚没关断，则处于负半周的VT2就不能导 通；另外，当i0=0，VT1关断，如果触发脉冲宽度不够已消失，VT2也不能导通，结果负载只能得到正半周电压，出现了直流分 量，将造成很大的过电流。结论：1）阻感负载，不能用窄脉冲触发，必须采用高频调制的宽脉冲，其宽度应大于-。2）最小控制角min=，移相范围为180。,4-13,3斩控式交流调压电路（采用全控型器件作为开关器件）工作原理：基本原理和直流斩波电路有类似之处u1正半周：用V1进行斩波控制，V3提 供续流通道u1负半周：用V2进行斩波控制，V4提 供续流通道 设斩波
7、器件（V1或V2）导通时间为ton，开关周期为T，则导通比=ton/T，改变 可调节输出电压。电路特点：电源电流的基波分量和电源电压同相位，即位移因数为1(也称基 波功率因数）电源电流不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波，只要用很小的滤波器即可滤除。,4-14,6.1.2 三相交流调压电路 大功率负载通常采用三相交流调压电路，其联结形式有以下四种1.星形带中性线联结电路：（K闭合）基本原理：相当于三个单相交流调压 电路的组合，三相互相错开120工作。基波和3的整数倍次以外的谐波在三相 之间流动，不流过零线。存在问题：三相中3的整数倍次谐波同 K 相位，因此零线有很大的3倍次谐波电流。=
8、90时，零线电流 甚至和各相电流的有效值接近。2 三相三线联结电路：（K断开）其负载可接成星形或三角形，应用最广泛。任何瞬间必须有两个晶闸管导通，应采用双脉冲或宽脉冲触发。,4-15,3支路控制三角联结电路：可看成三个由线电压供电的单相交流 调压电路组成。适用于接法负载3的整数倍次谐波相位和大小相同，在 三角形回路中流动，不出现在线电流中典型用例晶闸管控制电抗器 控制角可连续调节流过电抗器的电流。配以固定电容器，就可在从容性到感性 的范围内连续调节无功功率，称为静止 无功补偿装置。6.中点控制三角联结电路：适用于Y接法负载。晶闸管承受的电压 为线电压的峰值。,4-16,交流电力电子开关,概念
9、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，无触点，寿命长，可频繁控制通断。,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。,4-17,交流电子开关（固态继电器）1、2输入端：控制电压ui3、4输出端：与负载RL串联 接交流电源。工作原理：Ui=0：T1截止，T2导通，VT截止。整流桥流过的小电流在R4的压降小，KS不能导通。Ui=1：VD导通，T1导通，使T2截止。则VT导通，交流电源经 D1-D4整流桥、VT、R4构成回路，使UR4，KS导通
10、。使负载 RL与电源接通，KS作为交流电子开关。固态继电器用环氧树脂密封，体积小、工作频率高、无触点。适用于频繁工作或潮湿、有腐蚀、易燃、易爆工作场合。广泛用于炉温控制，电机频繁正、反转控制。,4-18,晶闸管投切电容（Thyristor SwitchedCapacitorTSC）,图4-15 TSC基本原理图a)基本单元单相简图 b)分组投切单相简图,交流电力电子开关,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。,4-19,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。,图4-16 TSC理想投切时刻原理说明,交流电力电子开关,4-20,TSC电路也可采用晶闸管和二极管反并联的方式,交流电力电子开关,由于二极管的作用，在电路不导通时uC总会维持在电源电压峰值。成本稍低，但响应速度稍慢，投切电容器的最大时间滞后为一个周波。,图4-16 TSC理想投切时刻原理说明,4-21,P161 3，,
