电力电子技术基础-第6章 交-交

点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本电力电子技术第6章AC/AC变换——交流调压和交交变频器电力电子与电力传动电力电子技术哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电力电子技术课程讲座第6章AC/AC变换——交流调压和交交变频器1.概述2.单相交流调压电路（电阻式负载、阻感式负载）3.其它交流电力控制电路（三相、斩控、交流调功、交流电力开关）4.交-交变频电路36.1概述交流-交流变流电路（AC/AC

Converter）即把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路。在进行AC-AC变流时，可改变相应的电压(电流)、频率和相数等。第6章

AC/AC变换——交交变流电路交流-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：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称为交流电力控制电路。改变频率的电路称为变频电路。6.1概述第6章

AC/AC变换——交交变流电路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：以交流电的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。电路分类电路应用灯光控制（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。电力电子技术哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电力电子技术课程讲座第6章AC/AC变换——交流调压和交交变频器1.概述2.单相交流调压电路（电阻式负载、阻感式负载）3.其它交流电力控制电路（三相、斩控、交流调功、交流电力开关）4.交-交变频电路2、单相交流调压电路（电阻式负载）电路结构分析第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器图6-1单相交流调压电路（电阻式负载）电路中使用交流电压源u1，负载使用电阻负载R。使用了两只反并联的晶闸管SCR，VT1和VT2。晶闸管为单向导通元件，须用两只普通晶闸管分别作正负半周的开关，当一个晶闸管导通时，它的管压降成为另一个晶闸管的反压使之阻断。通过触发延迟角α的变化，可以实现对输出电压的控制。稳态时，应该使交流正负半周的α相等。VT1、VT2可以用一个双向晶闸管代替。2、单相交流调压电路（电阻式负载）波形与工作原理第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器图6-1单相交流调压电路波形时刻，开通VT1，此时i1流过负载，u0=u1；

时刻，开通VT2，此时i2流过负载，u0=u1；在期间，无VT通，由相应的VT承担u0电压，u0=0。

2、单相交流调压电路（电阻式负载）定量关系第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器负载电压有效值：负载电流有效值：输出功率有效值：2、单相交流调压电路（电阻式负载）功率因数λ第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器α越大，输出电压越低，功率因数也越低。移相范围：图中输出电压虽是交流，但不是正弦波，没有偶次谐波,而包含有奇次谐波，使用时要注意负载波形畸变。电流波形与电压相似，也不是正弦波，无功功率由基波电流相移产生，另一部分则由谐波电流产生。图6-2单相交流调压电阻负载输入功率因数与控制角的关系

2、单相交流调压电路（阻感式负载）电路结构分析第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器图6-1单相交流调压电路（电阻式负载）电路中使用交流电压源u1，负载使用电感L和电阻R串联作为负载。使用了两只反并联的晶闸管SCR，VT1和VT2。负载中有电感，存在负载阻抗角φ

表示的是电流相位滞后电压的电角度，由此可知阻感负载下的α移相范围是：

波形与工作原理第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器图6-2阻感负载电路波形2、单相交流调压电路（阻感式负载）例题6-1如图所示的单相交流调压电路，阻感负载，已知输入交流电压U1=220V，50Hz，R=8Ω，XL=6Ω。计算α=π/6时的输出电压、电流有效值，输入功率和功率因数。解：负载阻抗为：负载阻抗角为：2、单相交流调压电路（阻感式负载）可知，当α=π/6时，，此时晶闸管完全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电流也最大，输出功率也最大，有：

第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器电力电子技术哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电力电子技术课程讲座第6章AC/AC变换——交流调压和交交变频器1.

概述2.

单相交流调压电路（电阻式负载、阻感式负载）3.其它交流电力控制电路（斩控、三相、交流调功、交流电力开关）4.交-交变频电路1、斩控式单相交流调压电路第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器斩控式交流调压也称交流PWM调压。在交流电源u1的正半周，S1中的V1作PWM通断控制;在交流电源u1的负半周,S1中的V2作PWM通断控制,如果电路中的负载是阻感负载，控制方式与纯电阻负载一样，但则存在基波阻抗角φ，负载波形的电流滞后于电压。斩控式交流调压器2、三相交流调压电路第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器图6-8三相交流调压电路三相交流调压电路有带中线星形、无中线星形、支路控制和中点控制内三角等多种联接方式。若图(b)中Y负载为电容器，便构成晶闸管接切电容器。若图(c)的负载为电抗器，便构成晶闸管控制电抗器。当晶闸管接切电容器和电抗器配合使用，就可以从容性到感性的范围内连续调节无功功率。3、交流调功电路第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器图6-10调功器的两种工作方式交流调功电路主电路与交流调压一样，采用的控制方式不是相位控制，而是通断控制。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周波的比例,来调节负载两端的功率。这种方式相当于相位控制时的α=0，也称为“零触发”方式。调节的是在设定周期内的通断比(亦称占空比)。控制方式典型应用电炉温度控制4交流电力电子开关第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器交流电力电子开关指：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。定义特点和机械开关相比，这种开关响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通断。应用需要频繁开启的场合，例如TSC，晶闸管投切电容器。电力电子技术哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电力电子技术课程讲座第6章AC/AC变换——交流调压和交交变频器1.

概述2.

单相交流调压电路（电阻式负载、阻感式负载）3.其它交流电力控制电路（斩控、三相、交流调功、交流电力开关）4.交-交变频电路1、交交变频电路第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器定义把电网频率（一般指50Hz）的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路。采用晶闸管的交-交变频电路，这种电路也称为周波变流器。分类按采用的器件分：相位控制的交交变频矩阵式交交变频（矩阵变换器）按输出分：单相交交变频三相交交变频周波变流器结构示意1、单相交交变频电路第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器电路由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成，且都是相控整流电路。

两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电。改变两组变流器的切换频率，就可以改变输出频率ω。改变变流电路工作时的触发延迟角α，就可以改变交流输出电压的幅值。图6-12交交变频电路的主电路1、单相交交变频电路第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器图6-12交交变频电路的主电路和波形控制方式在输出电流的正半周：控制P组（正组）工作；在输出电流的负半周：控制N组（反组）工作；控制角α按正弦规律变化(90°

0°90°)，使得输出的交流信号也按正弦规律变化；输出电压是由若干段电网电压拼接而成，只要改变P、N组的切换频率，就可以改变输出电压。1、单相交交变频电路第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器图6-12交交变频电路的主电路和波形控制规律哪组工作取决于电流的方向；电流与电压方向相同，相应组工作在整流状态；电流与电压方向相反，相应组工作在逆变状态（输出功率为负）；输出上限频率不高于电网频率的1/3~1/2；电网频率为50Hz，交交变频电路的输出上限频率约为20Hz。1、单相交交变频电路第6章

AC/AC变换——交流调压和交交变频器输出正弦波电压的方法

余弦交点法：通过不断改变触发延迟角α，使交-交变频电路的输出电压波形基本为正弦被的调制方法。（1）表示实际输出电压，其中Ud0是α=0时的空载电压；（2）