电力电子技术交流调压

第九章交流调压电路

和交交变频电路Feb,20041北京交通大学电气工程学院要求及重点掌握交流调压器的基本类型、用途和电路，简要分析单、三相交流调压电路。掌握交－交变频电路的原理及电路，分析其优缺点，掌握三相交交变频电路的有环流和无环流运行。重点：交流调压电路和交交变频电路的原理及电路。Feb,20042北京交通大学电气工程学院9.1交流调压器的类型、用途和电路交流调压器的调压方式：通断控制相位控制斩波控制交流调压的应用：调温的工频加热和感应加热灯光调节泵及风机的感应电动机调速变压器的初级调压Feb,20043北京交通大学电气工程学院9.2单相交流调压电路

A.反并联电路B.混合反并联电路Feb,20044北京交通大学电气工程学院单相交流调压电路（续）

C.二极管桥式电路D.混合桥式电路Feb,20045北京交通大学电气工程学院单相交流调压电路的分析以反并联交流调压电路为例电阻负载交流电压有效值UR负载的电流有效值Feb,20046北京交通大学电气工程学院功率因数晶闸管的电流平均值晶闸管的电流有效值I及通态平均电流ITFeb,20047北京交通大学电气工程学院交流调压器R负载时的参数与

关系Feb,20048北京交通大学电气工程学院单相交流调压电路的分析（续）电感性负载

a.电路b.电压与电流波形Feb,20049北京交通大学电气工程学院

c.负载电流表达式感性负载电流

iL的两个分量

iL1、iL2电流表达式Feb,200410北京交通大学电气工程学院

d.控制角

、功率因数角

与导通角的关系单相交流调压器

时的=f(、)曲线Feb,200411北京交通大学电气工程学院

e.几种典型情况：(1)=0

(2)不等于0

<180Feb,200412北京交通大学电气工程学院(3)=(4)

窄脉冲

宽脉冲Feb,200413北京交通大学电气工程学院9.3三相交流调压电路

A.反并联电路B.混合反并联电路Feb,200414北京交通大学电气工程学院三相交流调压电路（续）C.

形负载内接D.

形负载内接反并联电路形反并联电路Feb,200415北京交通大学电气工程学院三相交流调压电路（续）E.形负载内接三个可控元件电路Feb,200416北京交通大学电气工程学院三相交流调压电路的分析分析举例电路Feb,200417北京交通大学电气工程学院三相交流调压器正常工作的基本条件在三相电路中至少有一相正向晶闸管与另一相反向晶闸管同时导通。为了保证电路起始工作时两个晶闸管能同时导通，并且在感性负载和控制角较大时，也能使不同相的正、反两个晶闸管同时导通，要求采用宽脉冲，或者双窄触发脉冲电路。各触发信号应与相应的交流电源电压相序一致，并且与电压同步。Feb,200418北京交通大学电气工程学院三相交流调压电路在电阻负载下的波形与参数波形（见图）输出电压

有效值UaFeb,200419北京交通大学电气工程学院电阻负载三相调压电路输出电压(a)晶闸管反

并联电路(b)晶闸管与

二极管反

并联电路Feb,200420北京交通大学电气工程学院三相交流调压电路在感性负载下的工况感性负载（=45）下三相调压电路

的电流波形Feb,200421北京交通大学电气工程学院9.4交－交变频电路概述交流变换的目的：调节电压、频率、相位形式：交－直－交变频器（整流器＋逆变器）交－交变频器（直接变频器）Feb,200422北京交通大学电气工程学院基本原理及应用整流电路：Ud

>0或Ud<0，Id>0三相半波整流电路：Ud=1.17U2

cos

交交变频器：

在0至之间变化，输出交流电压正、负两组整流器反并联，输出交流电流Feb,200423北京交通大学电气工程学院Feb,200424北京交通大学电气工程学院输出电压、电流波形图：Feb,200425北京交通大学电气工程学院三相零式交交变频器：Feb,200426北京交通大学电气工程学院应用领域：大功率、低速交流传动（轧钢机、矿井提升机、造纸、冶炼等）分类：单相、三相桥式、零式有环流、无环流高频(f0>fi)、低频(f0<fi)Feb,200427北京交通大学电气工程学院9.5三相交－交变频器三相输入、三相输出－－应用普遍常用零式及桥式交－交变频器比较：元件整流脉波输出谐波功率个数形式数电压含量等级零式－－18支半波少低较高中等桥式－－36支全波多高较低大Feb,200428北京交通大学电气工程学院三相输出各差120°，基本原理相同。Feb,200429北京交通大学电气工程学院i0>0－－正组工作，UP=

Ud=1.17U2cos

P,0<

P<，UP

可正可负。i0<0－－负组工作，UN=-

Ud

=-1.17U2cos

N

平均值UN=UP，

N=-P。Feb,200430北京交通大学电气工程学院输出瞬时值uN

uP，

u=

uP

–

uN。

u在正、负组间产生环流，采用电抗器限制。Feb,200431北京交通大学电气工程学院有环流运行方式：目的：使正、负组输出电流平滑过渡。特点：正、负组同时工作，采用环流电抗器抑制组间环流。优点：正、负组自动切换，输出电流连续、平滑、无死区，系统动态性能高，稳定性好缺点：增加电抗器，成本高，损耗大。Feb,200432北京交通大学电气工程学院无环流运行方式：目的：取消电抗器，降低成本及损耗。特点：

i0>0时正组工作，封锁负组，

i0<0时负组工作，封锁正组。优点：无组间环流，成本低，损耗小。缺点：需要检测电流过零点，控制复杂，控制失败时，造成组间电源短路，输出电流存在死区，波形畸变。Feb,200433北京交通大学电气工程学院Feb,200434北京交通大学电气工程学院交－交变频器输出电压：输出电压峰值：输出电压有效值：电压降系数：改变

min，可调节输出电压U0。

min=0时，

=1，U0=U0max=0.83U2。Feb,200435北京交通大学电气工程学院交－交变频器输出频率：

f0/fi=1/2时，半周期内有6脉波，谐波大

f0/fi=1/3时，半周期内有9脉波，谐波较小

f0/fi=1/6时，半周期内有18脉波，谐波小为了减小谐波含量，降低负载转矩脉动，应保证f0/fi<1/3，

即

f0<16.7Hz。Feb,200436北京交通大学电气工程学院交－交变频器的优点：无中间直流环节，损耗小，效率高。开关器件采用晶闸管，以利于大功率应用，采用电源自然换相，不需强迫换流电路。可以实现能量反