《电力电子技术》第五章AC-AC变换技术应用

《电力电子技术》
第五章 AC-AC变换技术应用
第5章 AC-AC变换技术
概述 5.1 交流调压电路
5.1.1 单相交流调压电路 5.1.2 三相交流调压电路 5.2 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 5.3 交交变频电路 5.3.1 单相交交变频电路 5.3.2 三相交交变频电路 5.4 矩阵式变频电路 本章小结
VT1提前通，L被过充电，放电时间延长， VT1的导 通角超过π
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5.1 交流调压电路
交流调压电路的应用：
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
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5.1.1 单相交流调压电路
1．电阻负载
工作原理：
在VT1u和1的VT正2半的周开和通负角半a进周行，控分制别就对可
Io = 2IT
Z I TN = I T 2U1
IVTN
j = 90°
7650°° 45°
0.5 0.4 j = 0 0.3 0.2 0.1
0
40
80
120
160 180
a /(°)
图4-4
图4-4 单相交流调压电路a为参变量时
a IVTN和 关系曲线(显示放大图）
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5.1.1 单相交流调压电路
a < j 时的工作情况

晶闸管电流有效值
IVT =
1
2
a
a
2U1 Z

s in( t


j
)

sin(a

j
a t
)e tgj
2

d( t )
= U1 Biblioteka in cos(2a j )2 Z
cosj
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5.1.1 单相交流调压电路
负载电流有效值 IVT的标么值

Rio
=
2U1 sin t
100
/( )°
解方程得 io t=a = 0
60
io =
2U1
sin( t
j)

sin(a
j
a t
)e tgj

Z

a t a
20 0 20
60 100 140 180 a /(°)
式中利用Z =边R界2 条(件L)：2 ,ωθt为=晶a闸+管θ导时通io角=0,可求得θ：图以4a-为3 参单变相图量交4-的流3 θ调和压a关电系路
2．阻感负载
u1
阻感负载时a的移相范围
u1
负载阻抗角：j = arctan(L / R)
O
晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波， uG1
相位滞后于u1的角度为j
uGO2

在用晶闸管控制时，只能进行滞后控制，
O uo
使负载电流更为滞后，而无法使其超前
O
a =0时刻仍定为u1过零的时刻，a的移 相范围应为j ≤ a ≤π
■
5.1.1 单相交流调压电路
输出电压与a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
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5.1.1 单相交流调压电路
d t = U1
R
1 (1 a sin 2a ) 2 2
O io
功率因数
O uVT
VT1 io
VT2 uo R
t
t
t
= P = U o I o = U o = 1 sin 2a a
S U1I o U1 2

O
t
图4-1电阻负图载4-1单相交 流调压电路及其波形
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
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
VT1 io
VT2
u1
uo R
u1
O
t
uo
O
t
io
O
t
uVT
O
t
图4-1电阻图负4-1载单相交
流调压电路及其波形
sin(a j ) = sin(a j )e tgj
曲线
显示放大图
VT2导通时，上述关系完同，只是io极性相
反，相位差180°
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5.1.1 单相交流调压电路
数量关系
负载电压有效值
U o =
1

a
(
a
2U1 sin t)2 d ( t)
= U1
1 sin 2a sin(2a 2 )
概述
交流-交流变流电路——一种形式的交流变成另一种形式交流的电路，可改变相 关的电压、电流、频率和相数等 交流电力控制电路——只改变电压、电流或控制电路的通断，不改变频率 ▪ 交流调压电路——相位控制（或斩控式）， ▪ 交流调功电路及交流无触点开关——通断控制， 变频电路——改变频率，大多不改变相数，也有改变相数的 ▪ 交交变频电路——直接把一种频率的交流变成另一种频率或可变频率的 交流，直接变频电路 1.晶闸管交交变频电路， 2.矩阵式变频电路， ▪ 交直交变频电路——先把交流整流成直流，再把直流逆变成另一种频率 或可变频率的交流,间接变频电路，
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5.1.1 单相交流调压电路
数量关系
负载电压有效值 u1
Uo =
1 a
负载电流有效值
2U1 sint 2 dt = U1
Io
=
Uo R
1 sin 2a a
2

晶闸管电流有效值
u1
O uo
2
IT =
1 2
a
2U1 sin t R
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5.1 交流调压电路
交流电力控制电路的结构及类型
两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，控制晶闸管 就可控制交流电力
交流调压电路——每半个周波控制晶闸管开通相位， 调节输出电压有效值
交流调功电路——以交流电周期为单位控制晶闸管通 断，改变通断周期数的比，调节输出功率的平均值
交流电力电子开关——并不着意调节输出平均功率， 而只是根据需要接通或断开电路，
io
O uVT
O
VT1
io
VT2
R
uo
L
t 0.6
t t t
t
t
图4-2 阻感图4负-2 载单相交
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流调压电路及其波形
5.1.1 单相交流调压电路
j
阻感负载时的工作过程分析
180
= 90° 76540°35°01°°50°°
在ωt = a时刻开通VT1，负载电流满足
140
L d io dt