第6章 交流—交流变流电路

相同点：电路形式完全相同 不同点：控制方式不同
⑴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。
⑵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。
2.电阻负载时的工作情况
f
控=
1 3T源
1 3
f
源
图4-13 交流调功电路典型波形(M =3、N =2)
第六章交流—交流变流电路
6.1 交流调压电路 6.2 其他交流电力控制电路 6.3 交—交变频电路
交流电力 控制电路
变频电路
只改变电压,电 交流调压电路 相位控制 流或控制电路 的通断,而不改 交流调功电路 通断控制 变频率的电路。
改变频率的电路
交交变频 直接 交直交变频 间接
6.1 交流调压电路
uo
—每次控制间隔内输出 电压的平均值
cos
U om U do
sin ot
sinot
Uom 0 1
U do
arccos sinot
图4-22 不同 时和ot的关系
Hale Waihona Puke 3.输入输出特性⑴输出上限频率 输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压 段数减少，波形畸变严重。
工作原理： 正半周：V1工作于斩波状态
V3处于导通状态 负半周：V2工作于斩波状态
V4处于导通状态
电阻负载斩控式交流调压电路波形
ton ton
ton toff T
特性：
⑴电源电流的基波分量和电源电压同相位，即位 移因数为1。
⑵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。
⑶功率因数接近1。
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。
与交流调功电路的区别
⑴并不控制电路的平均输出功率。 ⑵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。 ⑶控制频度通常比交流调功电路低得多。
6.3 交交变频电路
晶闸管交交变频电路，也称周波变流器 把电网频率的交流电变成可调频率的交流电的变流 电路，属于直接变频电路。
(t
)
U1 sin cos 2
2 Z
cos
Io
1
io2d (t)
2IVT
标么值的定义:
某一物理量的标么值Ad*是该物理量的实际值(A)与所选 定的基准值(Ad)的比值。
晶闸管电流的标么值为
Ad
A Ad
IVTN IVT
Z 2U1
注意：电感性负载时，不能用窄脉冲触发。
4.斩控式交流调压电路
220 110 A
12 1.7322
⑶ 最大输出功率：
Pom U1Io cos 220110 cos 60
220110 0.5 12.1kW
此时的功率因数为：
cos cos cos 60 0.5
6.2 其他交流电力控制电路
4.2.1 交流调功电路
1.交流调功电路与交流调压电路的异同比较
U1
1 sin 2
2
2
IVT
1
2
2U1 sin R
t
d (t)
U1 R
1 2
1
sin 2 2
P UoIo Uo 1 sin 2
S U1Io U1 2
的移相范围 0
0
1
2.阻感负载
arctan l
R
L
dio dt
Rio
2U1 sin t
io
例题：
有一单相调压电路，电源电压 u1 2U1 sin 1t ，
其参数为U1=220V，f1=50HZ，L=5.516mH，R=1Ω。
试求：
⑴ 控制角的移相范围？
⑵ 负载电流的最大有效值？
⑶ 最大输出功率Pon和功率因数cos ？
解: ⑴ 感性负载时控制角移相范围为： 180
而负载功率因数角：
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。
3.谐波情况
⑴以电源周期为基准，电流中 不含整数倍频率的谐波，但 含有非整数倍频率的谐波。
⑵而且在电源频率附近，非整 数倍频率谐波的含量较大。
图4-14交流调功电路的 电流频谱图(M =3、N =2)
6.2.2 交流电力电子开关
优点：响应速度快，无触点，寿命长， 可频繁控制通断。
2U1
sin
t
sin
t
e tan
Z
t io 0
t io 0
sin sin e tan
相同下越大越大 ① >，Uo随变化 ② ≤ 恒为
的移相范围
Uo
1
2
2U1 sin t d (t)
U1
1
sin 2
sin 2
2
IVT
1
2
io2d
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。
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
6.1.1 单相交流调压电路 1.电阻负载
0:
uo u1 : 0
Io
Uo R
1
Uo
2
2U1 sin t d (t)
arctan
L
R
arctan
2
50
5.516 103 1
60
故控制角的移相范围：60 180
⑵ 当 时，电流为连续状态，此时负载电流最大，
io
2U1
sin
t
sin
t
e tan
Z
即：
io
2U1 sin t R2 L2
负载电流最大有效值：
Io
U1
R2 L2
⑴在半个周期内让P组角按正弦规律从90°减到0或
某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输 出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。另 外半个周期可对N组进行同样的控制。
⑵uo由若干段电源电压拼接而成，在uo的一个周期内， 包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。
uo Udo cos
uo超前相应的线电 压30°。
uo与的关系所对应的波形称为电源电压的余弦波形。
:/2～0 ～ /2，uo最大。 :/2～＞0 ～ /2，uo将减小。
2.输出正弦波电压的调制方法 余弦交点法的控制方法
uo Udo cos
uo Uom sin ot
图4-21 余弦交点法原理
uo Udo cos uo Uom sin ot
最高输出频率是电网频率的1/3以下。
主要应用场合:一般应用于至少大于100kW大功率、 低频的场合。
6.3.1 单相交交变频电路 1.电路构成和基本工作原理
i + P工作 i + u + 整流 i + u - 逆变
i - N工作 i - u - 整流 i - u+ 逆变
为使uo波形接近正弦波，可按正弦规律对角进行调制。