电力电子技术模块6

模块6交交变换电路6.1交流调压电路概述6.2单相交流调压电路6.3三相交流调压电路6.4其他交流电力控制电路6.5任务实施---交流调压电路测试6.6知识拓展---交交变频电路小结16.1交流调压电路概述交流调压电路采用两单向晶闸管反并联（图6-1(a)）或双向晶闸（图6-1（b）），实现对交流电正、负半周的对称控制，达到方便调节输出交流电压大小的目的，或实现交流电路的通、断控制。图6-1交流调压电路2交流调压电路一般有三种控制方式，其原理如图6-2所示。6.1交流调压电路概述图6-2交流调压电路控制方式3（1）通断控制通断控制是在交流电压过零时刻导通或关断晶闸管，使负载电路与交流电源接通几个周波，然后再断开几个周波，通过改变导通周波数与关断周波数的比值，实现调节交流电压大小的目的。通断控制时输出电压波形基本正弦，无低次谐波，但由于输出电压时有时无，电压调节不连续，会分解出分数次谐波。如用于异步电机调压调速，会因电机经常处于重合闸过程而出现大电流冲击，因此很少采用。一般用于电炉调温等交流功率调节的场合。6.1交流调压电路概述4（2）相位控制与可控整流的移相触发控制相似，在交流的正半周时触发导通正向晶闸管、负半周时触发导通反向晶闸管，且保持两晶闸管的移相角相同，以保证向负载输出正、负半周对称的交流电压波形。相位控制方法简单，能连续调节输出电压大小。但输出电压波形非正弦，含有丰富的低次谐波，在异步电机调压调速应用中会引起附加谐波损耗，产生脉动转矩等。（3）斩波控制斩波控制利用脉宽调制技术将交流电压波形分割成脉冲列，改变脉冲的占空比即可调节输出电压大小。6.1交流调压电路概述56.2单相交流调压电路一、电阻负载:图6-3单向交流调压电阻负载电路66.2单相交流调压电路可调光台灯的实用电路:R2、C2阻容电路的作用:

在α角较大时，RP阻值较大，C1充电缓慢。电源电压已过峰值并降得很低，uC1不足以击穿双向二极管。增设R2、C2阻容电路后，在大α角时,电压uC2给电容C1增加一个充电“电源”，以保证晶闸管VT可靠触发导通，增大调压范围图6-4双向晶闸管调压电路7二、电感性负载图6-5单相交流调压电感负载电路及波形8二、电感性负载１、α＞φ由图a可见，α＞φ,θ＜180°，正负半波电流断续。α愈大，θ愈小。即α的移相在（180°-φ）范围内，可以得到连续可调的交流电压。２、α=φ由图b可见，当α=φ时,θ=180°，即正负半周电流临界连续。相当于晶闸管失去控制。9二、电感性负载３、α＜φ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。采用宽脉冲或脉冲列触发。这样即使α＜φ，则在刚开始触发晶闸管的几个周波内，两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后，负载电流即成为对称连续的正弦波，电流滞后电压φ角。106.2单相交流调压电路单相交流调压有如下特点：1)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α可以连续改变负载电压有效值，达到交流调压的目的。2)电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当α＜φ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。3）电感性负载时，最小控制角αmin=φ（阻抗角）。所以α的移相范围为φ～180°；电阻负载时移相范围为0～180°。116.3三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121.交流调功电路利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断，来实现在设定的周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，达到调节负载两端交流电压即负载功率的目的。因而这种装置也称调功器或周波控制器。由过零触发开关电路组成的单相交流调功器过零触发：在电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作状态始终处于全导通或全阻断。

6.4其他交流电力控制电路13调功器的输出功率调功器输出电压有效值设定周期Tc内导通的周波数为n，每个周波的周期为T

图6-6过零触发调节周波电压的波形1.交流调功电路14

交流开关可用两只普通晶闸管或者两只自关断电力电子器件反并联组成。由于出现了双向晶闸管，可以用一只双向晶闸管代替两只反并联器件，使电路大大简化。

图6-7晶闸管开关的基本形式晶闸管开关的基本形式

2.交流无触点开关15★采用THPDD实训台、双踪示波器、万用表、数字表等进行实训。★单相交流电源采用220V，触发电路采用TCA785集成触发。★绘制单相交流调压电路原理图。★连接实际接线图。★

TCA785触发电路原理的学习与调试。★调节电位器RP1、RP2观察触发角变化并记录。★

用示波器观察单相交流调压电路负载两端电压的波形随触发角变化的情况。★

单相交流调压电路带电阻性负载时负载电压波形的测定。★

单相交流调压电路带阻感负载时负载电压波形的测定。★总结测试结论。6.5任务实施---交流调压电路测试16思考题交流调压在阻感负载时可能会出现什么现象？为什么？如何解决？交流调压有哪些控制方式？有哪些应用场合？176.6知识拓展---交交变频电路交—交变频电路是一种可直接将某固定频率交流交换成可调频率交流的频率变换电路，无需中间直流环节。与交—直—交间接变频相比，提高了系统变换效率。又由于整个变频电路直接与电网相连接，各晶闸管元件上承受的是交流电压，故可采用电网电压自然换流，无需强迫换流装置，简化了变频器主电路结构，提高了换流能力。18基本工作原理6.6知识拓展---交交变频电路当正组变流器工作在整流状态时、反组封锁，以实现无环流控制，负载Z上电压为上（+）、下（-）；反之当反组变流器处于整流状态而正组封锁时，负载电压为上（-）、下（+），负载电压交变。若以一定频率控制正、反两组变流器交替工作（切换），则向负载输出交流电压的频率就等于两组变流器的切换频率，而输出电压大小则决定于晶闸管的触发角196.6知识拓展---交交变频电路

交—交变频电路与交—直—交变频电路比较变频电路类型比较内容交—交型交—直—交型换能形式一次换能，效率高两次换能，效率较低换流方式电网电压自然换流强迫或负载换流，或自关断器件使用器件数量多，利用率低较少，利用率高调频范围电网频率无限制输入功率因数较低一般相控调压时，低频低压时低；不控整流时（PWM逆变）较高适用场合低速、大功率交流电机拖动系统各种交流电机拖动系统，稳压和不停电电源20小结（1）采用移相控制交流调压、交—交变频与采用通断控制的交流调功、无触开关在晶闸管触发控制上的区别。（2）单相、三相交流调压电路的构成和基本工作原理。改变控制大小可获得大小可调的交流电压输出，其波形为“缺块”正弦波。正因为电压波形有缺损，才改变了输出电压有效值，达到了调压的目的，但同时也带来了谐波问题。（3）感性负载时交流调压电路对触发脉冲的要求。交流调压器带电感—电阻负载时，为使电路工作正常，需保证：1）；2）采用宽度大于60º的宽脉冲或后沿固定、前沿可调、最大宽度可达180º的脉冲列触发。（4）交流调功电路基本工作原理。采用交流调压电路，在交流电压过零时刻将负载与电源接通几个周波