交流电力控制电路第四章

4-1

引言

4.1交流调压电路

4.2其他交流电力控制电路简介

本章要点第4章交流电力控制电路4-2

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交流电力控制电路只改变电压,电流或控制电路的通断,而不改变频率的电路。交流调压电路相位控制交流调功电路通断控制第4章交流电力控制电路和交交变频电路4-34.1

交流调压电路

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。

电路图4-4

应用

1灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。

2异步电动机软起动。

3异步电动机调速。

4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。4.1

交流调压电路4-5

4.1.1

单相交流调压电路

4.1.2

三相交流调压电路4.1

交流调压电路单相交流调压电路1．电阻负载原理分析在u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的开通角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4.1.1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4-7Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt4.1.1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α的关系:

移相范围为0≤a

≤π。

a

=0时，输出电压为最大。Uo=U1,随a

的增大，Uo降低，a

=π时，Uo=0。λ与a的关系:

a=0时，功率因数λ=1，a增大，输入电流滞后于电压且畸变，λ降低。4-8

若晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于u1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u1过零的时刻，a的移相范围应为j

≤a

≤π。1)

阻感负载

0.6Ou1

u1uoiouVTwtOwtOwtwtOuuG1

G1uG2OOwtwt图4-2

电阻负载单相交流调压电路及其波形

负载阻抗角：

j

=arctan(wL

/R)VT14.1.1单相交流调压电路4-9图4-5a<j时阻感负载交流调压电路工作波形当阻感负载,a

<j时电路工作情况。图4-2阻感负载单相交流调压电路VT1的导通时间超过π。触发VT2时，

io尚未过零，VT1仍导通，VT2不会导通。io过零后，VT2才可开通，VT2导通角小于π。衰减过程中，VT1导通时间渐短，VT2的导通时间渐长。4.1.1单相交流调压电路4-10不同a、j时的输出电压电流波形4.1.1a>ja=ja<j(宽脉冲)j=04-11q020100601401802010060/(°)180140a/(°)j=90°75°60°45°30°15°0°图4-3单相交流调压电路以a为参变量的θ和a关系曲线

wt=a

时刻开通晶闸管VT1，可求得θ

（4－7）当a=j

时θ=π当a>j

时θ<π以j

为参变量，利用（4－7)可把a和θ的关系表示成右图。4.1.1单相交流调压电路4-124.1.2三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a)星形联结b)线路控制三角形联结c)支路控制三角形联结d)中点控制三角形联结4-13三相四线基本原理：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倍次以外的谐波在三相之间流动，不流过零线。问题：三相中3倍次谐波同相位，全部流过零线。零线有很大3倍次谐波电流。a=90°时，零线电流甚至和各相电流的有效值接近。1)星形联结电路

可分为三相三线和三相四线图4-9三相交流调压电路a)星形联结4.1.2三相交流调压电路4-14三相三线，主要分析电阻负载时的情况图4-9三相交流调压电路a)星形联结4.1.2三相交流调压电路任一相导通须和另一相构成回路。电流通路中至少有两个晶闸管，应采用双脉冲或宽脉冲触发。触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样，为VT1~VT6,依次相差60°。相电压过零点定为a的起点，a角移相范围是0°~150°。4-15

三相三线，电阻负载时负载电压的情况三相交流调压电路4.1.2电路状态调压器状态负载电压三相全不通开路为零三相全导通直通所接的相电压其中两相导通导通导通相负载电压=两相线电压的1/2；非导通相负载电压为零4-16三相交流调压电路4.1.2电阻型负载Y形连接三相交流调压器a=00的波形可见从wt=60o开始，调压器一直处于三相导通即恒直通的状态，三相负载电压为各自的电源相电压。4-17三相交流调压电路4.1.2电阻型负载Y形连接三相交流调压器a=300的波形4-18(1)a=0°时一直是三管导通。

0°<a<60°：三管导通与两管导通交替，每管导通180°－a

。图4-10不同a角时负载相电压波形a)a=30°4.1.2三相交流调压电路4-1960°≤a<90°：两管导通，每管导通120°。(2)图4-10不同a角时负载相电压波形b)a

=60°4.1.2三相交流调压电路4-20(3)90°≤a<150°：两管导通与无晶闸管导通交替，导通角度为300°－2a。图4-10不同a角时负载相电压波形

c)a=120°4.1.2三相交流调压电路4-21三相交流调压电路4.1.2vwvw4-224.2

其他交流电力控制电路4.2.1

交流调功电路4.2.2

交流电力电子开关4-234.2.1

交流调功电路

交流调功电路与交流调压电路的异同比较相同点

电路形式完全相同不同点

控制方式不同交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形进行控制。交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,在断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。4-24

电阻负载时的工作情况2pNpM电源周期控制周期=M倍电源周期=2p4pMO导通段=M3pM2pMuou1uo,iowtU12图4-13交流调功电路典型波形(M=3、N=2)图4－1电阻负载单相交流调压电路4.2.1

交流调功电路控制周期为M倍电源周期，晶闸管在前N个周期导通，后M－N个周期关断。负载电压和负载电流（也即电源电流）的重复周期为M倍电源周期。4-254.2.2

交流电力电子开关概念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。4-26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。12ttttusiCuCVT1VT2ttuVT1uusi