第6章 交流-交流变换电路2.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,6,章 交流交流变流电路,6.1,交流调压电路,6.1.1,单相交流调压电路,6.2,其他交流电力控制电路,6.2.1,交流调功电路,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。,2,6.1,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。,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。,3,原理分析,1,、阻性负载,6.1.1,单相交流调压电路,4,原理分析,6.1.1,单相交流调压电路,1,、阻性负载,5,图,6-1-1,电阻负载单相交流调压电路及其波形,数量关系,负载电压有效值,负载电流有效值,晶闸管电流有效值,功率因数,6.1.1,单相交流调压电路,R,O,u,1,u,o,i,o,VT,1,VT,2,u,1,u,o,i,o,u,VT,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,6,输出电压与,a,的关系,:,移相范围为,0,a,。,a,=0,时，输出电压为最大，,U,o,=,U,1,。随,a,的增大，,U,o,降低，,a,=,时，,U,o,=0,。,输入功率因数与,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，功率因数降低,6.1.1,单相交流调压电路,7,2,阻感负载,负载阻抗角：,j,=,arctan(,w,L,/,R,),若晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于,u,1,的角度为,j,，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,a,=0,时刻仍定为,u,1,过零的时刻，,a,的移相范围应为,j,a,在,t=,时刻开通晶闸管,VT1,，可求得,导通角,，即,图,6-1-2,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,8,2,、阻感负载,）,180,，正负半波电流断续。,愈大，,愈小。,的移相范围在（,180-,）。,2,）,=,=,时,=180,，即正负半周电流临界连续。相当于晶闸管失去控制。,3,）,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。,图,6-1-3,单相交流调压,阻感负载,电路不同,、,的,波形,9,6.1.1,单相交流调压电路,时的工作情况,VT,1,的导通时间,超过,。,触发,VT,2,时，,i,o,尚未过零，,VT,1,仍导通，,VT,2,不会导通，,i,o,过零后，,VT,2,才可开通，,VT,2,导通角,小于,。,i,o,有,指数衰减分量,，在指数分量,衰减过程中，,VT,1,导通时间渐短，,VT,2,的导通时间渐长。,图,6-1-4,时阻感负载交流调压电路工作波形,10,6.1.1,单相交流调压电路,基本的数量关系,负载电压有效值,U,o,晶闸管电流有效值,I,VT,11,6.1.1,单相交流调压电路,负载电流有效值,I,o,晶闸管电流,I,VT,的标么值,式中,图,6-4,单相交流调压电路,为参变量时,I,VTN,和,关系曲线,12,单相交流调压电路的特点：,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。,电感性负载时,，不能用窄脉冲触发。否则当,时，会出现一个晶闸管无法导通，并产生很大直流分量电流，烧毁熔断器或晶闸管。,电感性负载时，最小控制角,min,=,（阻抗角）。所以,的移相范围为,180,；电阻负载时移相范围为,0,180,。,6.1.1,单相交流调压电路,13,6.1.1,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,=8,W,，,X,L,=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：,因此开通角,的变化范围为：,即,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,14,6.1.1,单相交流调压电路,功率因数为,实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦。,时，先计算晶闸管的导通角，由式（,6-7,）得,解上式可得晶闸管导通角为：,15,6.1.1,单相交流调压电路,16,6.1.1,单相交流调压电路,图,6-1-5,斩控式交流调压电路,斩控式交流调压电路,工作原理,用,V,1,，,V,2,进行,斩波控制,，用,V,3,，,V,4,给负载电流提供,续流,通道。,设斩波器件（,V,1,，,V,2,）,导通时间为,t,on,，,开关周期为,T,，,则导通比,=,t,on,/T,，,通过改变,来调节输出电压。,电源电流的基波分量是和电源电压同相位的，即,位移因数为,1,，电源电流中不含低次谐波，只含和开关周期,T,有关的高次谐波，这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除，这时电路的功率因数接近,1,。,图,6-1-6,电阻负载斩控式交流调压电路波形,17,6.2.1,交流调功电路,图,6-2-1,交流调功电路典型波形,(,M,=3,、,N,=2),交流调功电路,工作原理,和交流调压电路的电路形式完全相同，只是,控制方式不同,。,通过改变,接通周波数,与,断开周波数,的比值来调节负载所消耗的平均功率。,18,6.2.1,交流调功电路,设定周期,T,c,内导通的周波数为,n,，每个周波的周期为,T,调功器的输出功率,调功器输出电压有效值,19,6.2.2,交流电力电子开关,交流电力电子开关：把,晶闸管,反并联串入交流电路中，代替机械开关，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。,20,本章小结,交流,-,交流变换电路的分类及其基本概念；,单相交流调压电路的电路构成，在电阻负载和阻感负载时的工作原理和电路特性；,交流调功电路的基本概念；,21,