上海电力学院工业用电设备第1章工业电源基础.ppt

工业用电设备 上海电力学院电力系 第1章工业电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 2 工业电源 特种电源 位于市电 单相或三相 或电池与负载之间 向负载提供优质电能的供电设备 是工业的基础 电源技术的精髓是电力电子技术 即利用电力电子技术 将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源 第1章工业电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 3 1 交流变频调速器 交流变频调速电源驱动交流异步电动机实现无级调速 在电气传动中占据越来越重要的地位 获得巨大节能效果 应用 产业自动化 风机 水泵流量控制 细纱机 捻纱机程序控制 恒压供水和多泵并联 造纸机械同步控制 最大功率达500kW 变频空调 1 1工业电源的种类 第1章工业电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 4 2 电解 电镀电源 电解 电镀电源要求稳流 稳压 电解生产需要消耗巨大的直流电能 由大功率整流设备供给 采用晶闸管稳流 有载调压加饱和电抗器稳流方式 最大输出容量 3 350V 5 150kA 脉冲电源用作金属表面电化学处理 输出容量 0 100V 10 4000A 逆变式真空离子镀膜电源性能的优劣直接影响镀膜质量的高低 第1章工业电源基础1 1工业电源的种类 2020 3 25 上海电力学院电力系 5 3 高频逆变式整流焊机电源 高频逆变式整流焊机电源是一种高性能 高效率 省材料的新型焊机电源 代表了当今焊机电源的发展方向 由于焊机电源的工作条件恶劣 频繁地处于短路 燃弧 开路交替变化之中 因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性成为关键问题 额定焊接电流可达500A 多用等离子体切割焊机切割电流达20 90A 焊接电流为5 320A 第1章工业电源基础1 1工业电源的种类 2020 3 25 上海电力学院电力系 6 4 中频感应加热电源 中频感应加热电源应用 各行业的金属熔炼 表面淬火处理 透热弯管等领域 频率为500Hz 80kHz 功率为100 3000kW 第1章工业电源基础1 1工业电源的种类 2020 3 25 上海电力学院电力系 7 5 电力操作电源 电力操作电源 为发电厂 水电站及500kV 220kV 110kV 35kV等各类变电站包括供给断路器分合闸 二次回路的仪器仪表 继电保护 控制 应急灯光照明等最大输出电压315V 最大输出电流120A 第1章工业电源基础1 1工业电源的种类 各类低压电器设备用电 提供直流的电源设备 2020 3 25 上海电力学院电力系 8 6 正弦波逆变电源 正弦波逆变电源要求精度稳压 稳频 并要求波形品质 400Hz中频三相逆变电源能适应各种负载 邮电通讯专用逆变电源 电力系统 发电厂及直流电池屏专用逆变电源 车船载逆变电源 太阳能及风力发电系统专用逆变电源等 第1章工业电源基础1 1工业电源的种类 2020 3 25 上海电力学院电力系 9 7 大功率高频高压直流电源 工业上用于环保的静电除尘 污水处理 激光器等 医学方面用于X光机 CT等大型设备 科研上用于高能物理 等离子体物理 军事上雷达发射器 最高电压可达800kV 第1章工业电源基础1 1工业电源的种类 2020 3 25 上海电力学院电力系 10 8 电子镇流器 电子镇流器的核心是一个高频电压发生器 当荧光灯工作在几千赫的较高频率下 将灯和高频电路匹配 能够较大幅度地提高光效而达到节能目的 功率因数提高到接近1的水平 归纳为四类 工业用直流电源 工业用脉冲电源 工业用变频电源 工业用交流调压电源 第1章工业电源基础1 1工业电源的种类 2020 3 25 上海电力学院电力系 11 1 2工业电源中的电力电子器件 按受控程度 电力电子器件分为三类 不可控器件 半控型器件 全控型器件 电力变换的基础 第1章工业电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 12 1 2 1不可控器件 电力二极管 快恢复二极管和肖特基二极管 分别在中 高频整流和逆变 以及低压高频整流的场合 具有不可替代的地位 结构和原理简单 工作可靠 自20世纪50年代初期就获得应用 图1 2电力二极管的外形 结构和电气图形符号a 外形b 结构c 电气图形符号 基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管基本一样 以半导体PN结为基础 螺栓型 平板型 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 13 1 2 2半控型器件 晶闸管 1956年美国贝尔实验室 BellLab 发明了晶闸管 1957年美国通用电气公司 GE 开发出第一只晶闸管产品 1958年商业化 20世纪80年代以来 在中小容量领域开始被性能更好的全控型器件取代 能承受的电压和电流容量最高 工作可靠 在大容量的场合具有重要地位 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 14 一 晶闸管的结构 阳极 阴极 门极 螺栓型 200A以下 平板型 200A以上 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 15 二 晶闸管工作原理 1 晶闸管导通条件 2 晶闸管导通后 UG不起作用 半控型 3 晶闸管关断条件 IA 某一数值IH 维持电流 几十mA 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 16 第III象限是反向特性 三 晶闸管的伏安特性 第I象限是正向特性 导通电压1V左右 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 17 取UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压 断态重复峰值电压UDRM 在门极断路而结温为额定值时 允许重复加在器件上的正向峰值电压 反向重复峰值电压URRM 在门极断路而结温为额定值时 允许重复加在器件上的反向峰值电压 四 晶闸管的电压定额 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 18 晶闸管在环境温度为40 C和规定的冷却状态下 稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值 实际电流有效值 按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取 五 晶闸管的电流定额IT AV 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 19 六 晶闸管的派生器件 1 快速晶闸管 400Hz 高频晶闸管10kHz以上 频率高 容量小 2 双向晶闸管 3 逆导晶闸管 反向并联二极管的晶闸管 图1 10双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性a 电气图形符号b 伏安特性 图1 11逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性a 电气图形符号b 伏安特性 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 20 图1 12光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a 电气图形符号b 伏安特性 4 光控晶闸管 光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘 且可避免电磁干扰的影响 因此目前在高压大功率的场合 如高压直流输电和高压核聚变装置中 占据重要的地位 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 21 1 门极可关断晶闸管 GTO GTO的电压 电流容量较大 与普通晶闸管接近 因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用 可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断 晶闸管的一种派生器件 1 2 3全控型器件 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 22 20世纪80年代以来 在中 小功率范围内取代晶闸管 但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代 2 电力晶体管 GTR BJT 与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的 通常采用至少由两个晶体管按达林顿 Dar1ingtonTransistor 接法组成的单元结构 主要特性是耐压高 电流大 开关特性好 亦称复合晶体管DT 两只或更多只晶体管 采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 23 3 电力场效应晶体管 PowerMOSFET 电流容量小 耐压低 一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置 热稳定性优于GTR 无二次击穿问题 开关速度快 工作频率高 驱动电路简单 需要的驱动功率小 特点 用栅极电压来控制漏极电流 N沟道增强型 MOSFET只靠多子导电 不存在少子储存效应 因而关断过程非常迅速 开关时间在10 100ns之间 工作频率可达100kHz以上 是主要电力电子器件中最高的 场控器件 静态时几乎不需输入电流 但在开关过程中需对输入电容充放电 仍需一定的驱动功率 开关频率越高 所需要的驱动功率越大 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 24 电力MOSFET的工作原理 截止 UDS 0 UGS 0 单极型晶体管 导电机理与小功率MOS管相同 但结构上有较大区别 电力MOSFET为多元集成结构 漏极 源极 栅极 导电 UDS 0 UGS UT 开启电压 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 3 电力场效应晶体管 PowerMOSFET 2020 3 25 上海电力学院电力系 25 4 绝缘栅双极晶体管 IGBT GTR和GTO的特点 双极型 电流驱动 有电导调制效应 通流能力很强 开关速度较低 所需驱动功率大 驱动电路复杂 MOSFET的优点 单极型 电压驱动 开关速度快 输入阻抗高 热稳定性好 所需驱动功率小而且驱动电路简单 两类器件取长补短结合而成的复合器件 Bi MOS器件 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 26 图1 22IGBT的结构 简化等效电路和电气图形符号a 内部结构断面示意图b 简化等效电路c 电气图形符号 GTR和MOSFET的复合管 1986年投入市场后 取代了GTR和一部分MOSFET的市场 目前中小功率电力电子设备的主导器件 栅极 集电极 发射极E 4 绝缘栅双极晶体管 IGBT 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 27 IGBT的特性和参数特点 1 开关速度高 开关损耗小 在电压1000V以上时 开关损耗只有GTR的1 10 与电力MOSFET相当 3 通态压降比VDMOSFET低 特别是在电流较大的区域 2 相同电压和电流定额时 安全工作区比GTR大 且具有耐脉冲电流冲击能力 与MOSFET和GTR相比 耐压和通流能力还可以进一步提高同时保持开关频率高的特点 4 输入阻抗高 输入特性与MOSFET类似 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 4 绝缘栅双极晶体管 IGBT 2020 3 25 上海电力学院电力系 28 1 2 4功率模块与功率集成电路 20世纪80年代中后期开始 模块化趋势 将多个器件封装在一个模块中 称为功率模块可缩小装置体积 降低成本 提高可靠性对工作频率高的电路 可大大减小线路电感 从而简化对保护和缓冲电路的要求将器件与逻辑 控制 保护 传感 检测 自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上 称为功率集成电路 PIC 第1章工业电源基础1 2工业电源中的电力电子器件 2020 3 25 上海电力学院电力系 29 直流电源两种类型 1 整流直流电源 利用整流电路将交流电直接变换成直流电输出 2 高频逆变直流电源 由整流电路1 逆变电路 整流电路2等构成 逆变电路将整流电路1输出的直流电逆变为高频交流电后再经整流输出直流电 1 3工业直流电源基础 第1章工业电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 30 1 3 1整流直流电源 u2正半周 VT1和VT4承受正向电压 加触发脉冲即导通 1 电阻性负载 ud u2 工作原理及波形分析 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 一 单相桥式全控整流电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 31 1 3 1整流直流电源 u2过零时VT1和VT4关断 1 电阻性负载 ud 0 工作原理及波形分析 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 一 单相桥式全控整流电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 32 1 3 1整流直流电源 1 电阻性负载 一 单相桥式全控整流电路 u2负半周 VT2和VT3承受正向电压 有触发脉冲即导通 u2过零时关断 ud u2 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 33 晶闸管两端电压 uVT1 4 所有VT均关断 0VT1 4导通 u2VT2 3导通 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 34 数量计算 输出电压平均值 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 输出电流平均值 1 3 1整流直流电源 1 电阻性负载 一 单相桥式全控整流电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 35 晶闸管电流平均值 负载电流有效值 变压器二次绕组电流有效值 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 晶闸管电流有效值 2020 3 25 上海电力学院电力系 36 2 电感性负载 u2过零变负时 id 0 VT1和VT4不关断 ud出现负值 为便于讨论 假设电路已工作于稳态 假设负载电感很大 负载电流id连续且波形近似为一水平线 与电阻性负载的工作原理基本相同 不同之处 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 1 3 1整流直流电源 一 单相桥式全控整流电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 37 VT2和VT3导通后 u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断 流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上 此过程称换相 亦称换流 u2负半周时 VT2和VT3承受正向电压 至 t 时刻 给VT2和VT3加触发脉冲 两管导通 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 38 输出电压平均值 输出电流平均值 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2 电感性负载 1 3 1整流直流电源 一 单相桥式全控整流电路 数量计算 2020 3 25 上海电力学院电力系 39 电感很大时负载电流id连续晶闸管导通角 与 无关 均为180 变压器二次侧电流i2的波形为正负各180 的矩形波 其相位由 角决定 有效值I2 Id 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2 电感性负载 1 3 1整流直流电源 一 单相桥式全控整流电路 数量计算 晶闸管电流有效值 2020 3 25 上海电力学院电力系 40 变压器二次侧接成星形得到零线 而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网三个晶闸管分别接入u v w三相电源 其阴极连接在一起 共阴极接法 三相半波可控整流电路是基础 三相桥式全控整流电路应用最广 负载容量较大 或要求直流电压脉动较小 易滤波时采三相可控整流电路 一 三相半波可控整流电路 1 电阻性负载 电路的特点 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 1 3 1整流直流电源 二 三相可控整流电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 41 自然换相点 每两相相电压的交点 如 wt1 wt2 wt3等 是三相相电压在正半周的自然换相点 定义 自然换相点为控制角a的起点 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 42 自然换相点 在VT均不导通情况下 只要uu 0能触发VT1导通只要uv 0能触发VT2导通只要uw 0能触发VT3导通 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 43 在有一个VT导通的情况下 设VT3已导通 uVT1 uu uw 在wt wt1时 uVT1 0 VT1才能触发导通 一旦VT1导通 uVT3 uw uu 0 VT3关断 在wt wt1时 uVT1 0 VT1不能触发导通 uVT u本相 u导通相 2020 3 25 上海电力学院电力系 44 如果将晶闸管VT换为二极管VD 则wt1时VD1会自然导通 在有一个VT导通的情况下 wt2 wt3等有类似情况 wt1 wt2 wt3称自然换相点 2020 3 25 上海电力学院电力系 45 工作过程 a 0 VT1导通 ud uu id uu R VT2能导通吗 uVT2 uVT u本相 u导通相 VT2能导通 ud uv id uv R VT2能导通后 VT1怎样 VT1关断 负载电流从原先导通的晶闸管转移到后来导通的晶闸管的过程 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 46 uVT1 0VT1导通 VT3导通 uu uv uuv VT2导通 uu uw uuw ud 三相相电压的一部分 a 0 时为其包络线 wt3时刻 换相过程与wt2时刻类似 ud uw id uw R 晶闸管两端电压 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 47 负载电流处于连续和断续之间的临界状态晶闸管导通角120 负载电流断续 晶闸管导通角小于120 a 30 时的波形 a 30 60 的情况 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 48 工作过程与电阻性负载基本相同 触发脉冲每隔120 出现 分别触发自然换相点后相电压最大的晶闸管 每个工频周期中三个晶闸管轮流工作 ud是三相相电压的一部分 不同之处 电感中电流不能跃变 L值很大 id波形基本平直 a 30 时 ud连续 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 一 三相半波可控整流电路 2 电感性负载 1 3 1整流直流电源 二 三相可控整流电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 49 60 uu过零时 id 0VT1不关断 直到VT2的脉冲到来 才换流 ud波形中出现负的部分 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 50 1 整流电压平均值 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 一 三相半波可控整流电路 2 电感性负载 1 3 1整流直流电源 二 三相可控整流电路 数量计算 2020 3 25 上海电力学院电力系 51 2 负载电流平均值 3 晶闸管电流平均值 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 4 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值 id波形有一定的脉动 但为简化分析及定量计算 可将id近似为一条水平线 一 三相半波可控整流电路 2 电感性负载 1 3 1整流直流电源 二 三相可控整流电路 数量计算 2020 3 25 上海电力学院电力系 52 三个VT的阳极连在一起 称 共阳极接法 三个VT的触发电路无公共端 需彼此绝缘 电路在相电压的负半周工作 换相总是换到阴极更负的那一相去 3 共阳极整流电路 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 53 三相半波整流电路共阴极和共阳极并用的电路两种接法并用更合理 共阳 共阴分别供给两个负载 变压器二次绕组在正负半周时都有电流流通 各120 利用率提高一倍 无直流磁化问题 零线电流互相抵消 零线可以较细 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 54 令L1 L2 R1 R2 a1 a2 则Ud1 Ud2 Id1 Id2 中线可以去掉 三相桥式全控整流电路 三相桥式全控整流电路由两组三相半波整流电路串联而成 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 55 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 二 三相桥式全控整流电路工作原理 图1 3 15三相桥式全控整流电路原理图 1 3 1整流直流电源 二 三相可控整流电路 2 共阳极组的VT4 VT6 VT2工作过程与共阴极组基本相同 不同之处 触发脉冲总是施加给自然换相点后相电压最低相的晶闸管 3 任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态 1 共阴极组的VT1 VT3 VT5工作过程与三相半波整流电路中相同 每周期3个晶闸管轮流工作 各工作1 3周期 2020 3 25 上海电力学院电力系 56 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 4 输出电压为两导通相之间的线电压 是uuv uuw uvw uvu uwu uwv的一部分 二 三相桥式全控整流电路工作原理 1 3 1整流直流电源 二 三相可控整流电路 5 晶闸管流过的电流 晶闸管两端电压与三相半波可控整流电路中相同 2020 3 25 上海电力学院电力系 57 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 三 三相桥式不控整流电路电力电子器件采用电力二极管相当于 0 的三相桥式全控整流电路 四 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路为电解电镀等工业 提供低电压大电流 例如几十伏 几千至几万安 的可调直流电源 由两组三相半波可控整流电路并联组成 图1 3 21带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 58 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 五 多重化整流电路 将两个或两个以上相同结构的整流电路按一定的规律组合而得 图1 3 24并联多重联结的12脉波整流电路 图1 3 22串联多重联结的12脉波整流电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 59 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 五 多重化整流电路意义 1 电力电子装置是非线性负载 工作时会产生谐波电流 对电网产生谐波污染 且消耗大量的无功功率 2 整流装置所产生的谐波电流次数与整流输出脉波数有关 脉波数越多 最低次高次谐波电流的次数越高 3 谐波电流的含有率与谐波电流的次数成反比 在整流装置容量一定的情况下 脉波数越多 总谐波电流的含量越小 4 m重整流电路的脉波数为6m脉波整流故 多重化整流电路谐波电流的含量减小 在一定程度上提高功率因数 2020 3 25 上海电力学院电力系 60 1 3 2高频逆变直流电源 IGBT大功率逆变电解电源采用IGBT 绝缘栅双极晶体管 及高频谐振逆变控制技术 产品体积小 重量轻 高效节能 比普通电源节能30 功率因数可做到0 95 图1 3 26高频逆变直流电源组成框图 第1章工业电源基础1 3工业直流电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 61 1 4工业交流调压电源基础 工业电炉的温度控制 三相异步电动机的软起动及调压调速 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调节变压器一次电压等等 交流调压电源应用 第1章工业电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 62 1 电阻负载工作原理 在u1的正半周和负半周 分别对VT1和VT2的控制角 开通角 a进行控制就可以调节输出电压 正负半周a起始时刻 a 0 均为电压过零时刻 稳态时 正负半周的a相等 负载电压波形是电源电压波形的一部分 负载电流 也即电源电流 和负载电压的波形相同 一 单相交流调压电路 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 63 数量计算 负载电压有效值 功率因数cos 负载电流有效值 晶闸管电流有效值 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 64 图4 2阻感负载单相交流调压电路及其波形 2 阻感负载 负载阻抗角 j arctan wL R 一 单相交流调压电路 a a j a j 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 65 负载电压有效值 a j 时 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 数量计算 2020 3 25 上海电力学院电力系 66 u1正半周 用V1进行斩波控制 V3提供续流通道 3 斩控式交流调压电路 一般采用全控型器件作为开关器件 工作原理 图4 7斩控式交流调压电路 图4 8波形 基本原理和直流斩波电路有类似之处 u1负半周 用V2进行斩波控制 V4提供续流通道 设斩波器件 V1或V2 导通时间为ton 开关周期为T 则导通比a ton T 改变a可调节输出电压 一 单相交流调压电路 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 67 功率因数接近1 图4 7斩控式交流调压电路 图4 8电阻负载斩控式交流调压电路波形 斩控式交流调压电路特性 电源电流的基波分量和电源电压同相位 即位移因数为1 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 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 3 斩控式交流调压电路 一 单相交流调压电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 68 二 三相交流调压电路 根据三相联结形式的不同 三相交流调压电路具有多种形式 图4 9三相交流调压电路 星形联结 线路控制三角形联结 支路控制三角形联结 中点控制三角形联结 2020 3 25 上海电力学院电力系 69 图4 11晶闸管控制电抗器 TCR 电路 典型用例 晶闸管控制电抗器 并接固定电容器 控制a角可连续调节流过电抗器的电流 从而调节无功功率 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 StaticVarCampensator SVC 用来对无功功率进行动态补偿 以补偿电压波动或闪变 ThyristorControlledReactor TCR a移相范围为90 180 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 二 三相交流调压电路 2020 3 25 上海电力学院电力系 70 三 交流调功电路和交流电力电子开关 以交流电源周波数为控制单位 交流调功电路对电路通断进行控制 交流电力电子开关 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 71 1 交流调功电路 因其直接调节对象是电路的平均输出功率 所以称为交流调功电路 与交流调压电路的异同 电路形式完全相同 控制方式不同 将负载与电源接通几个周波 再断开几个周波 改变通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率 图4 13交流调功电路典型波形 M 3 N 2 应用 常用于电炉的温度控制 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 72 和机械开关相比 这种开关响应速度快 没有触点 寿命长 可以频繁控制通断 电力电子开关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 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 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 73 2 交流电力电子开关 TSC基本原理图a 基本单元单相简图b 分组投切单相简图 应用 晶闸管投切电容器 ThyristorSwitchedCapacitor TSC 优点 响应速度快 无触点 寿命长 可频繁控制通断 对无功功率进行控制 以提高功率因数 稳定电网电压 改善供电质量 使TSC性能优于机械开关投切的电容器 第1章工业电源基础1 4工业交流调压电源基础 2020 3 25 上海电力学院电力系 74 脉冲电源用于电镀 脉冲弧焊 静电除尘等 1 5工业脉冲电源基础 第1章工业电源基础 脉冲电源组成框图 2020 3 25 上海电力学院电力系 75 图1 5 2斩波电路的原理结构及工作波形 1 5工业脉冲电源基础 占空比 第1章工业电源基础 通过调节占空比来改变输出电压的大小 2020 3 25 上海电力学院电力系 76 工业用变频电源的基础是变频电路 变频电路有两类 一类是直接变频电路 一类是间接变频电路