第6章 交流-交流变换电路

6.1 交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路
6.1.2 三相交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路
1) 电阻负载
输出电压与 α 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:
u1 O uo O
u o (wt )
n 1, 3, 5,
100 80 基波
(6-12)
In/I*/%
(a n cos nw t bn sin nw t )
60 40 20 3次 5次 7次
基波和各次谐波有效值 1 2 2 U on an bn 2 负载电流基波和各次谐波有效值
(6-13)
(6-14) 电流基波和各次谐波标幺值随 a 变化 的曲线（基准电流为 a =0 时的有效值） 如图6-5所示。
13.55( A)
I in I o I VT 19.16( A)
(W ) Pin I in R 2937
2
P 2937 in 0.697 U1I o 22019.16
6- 12
6.1.1 单相交流调压电路
3) 单相交流调压电路的谐波分析
电阻负载
由于波形正负半波对称，所以不含直流分 量和偶次谐波。
负载电流有效值 IVT的标幺值
0 .5
I 0 2 IVT
IVTN IVT Z 2U1
(6-10) (6-11)
0 .4
IVTN 0 .3 0 .2 0 .1
j =0
a / (° ) 图6-3 单相交流调压电路a为参变量时I VTN和a关系曲线
0
40
80
120
160 180
6.1.1 单相交流调压电路
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。
电路图
6.1 交流调压电路
应用
1 灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。
2 异步电动机软起动。 3 异步电动机调速。 4 供用电系统对无功功率的连续调节。 5 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。
6- 10
6.1.1 单相交流调压电路
(W ) Pin I in R 3872
2
功率因数为

Pin 3872 0.8 U1I o 220 22
实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦。 ②a
时，先计算晶闸管的导通角，由式（6-7）得 3
sin(

3
q 0.6435 ) sin(
I on U on / R
0
60
120 180
触发延迟角a/( ° ) 图4-6 图6-5 电阻负载单相交流调 压电路基波和谐波电流含量
6.1.1 单相交流调压电路
阻感负载
电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含3、5、7… 等次谐波。 随着次数的增加，谐波含量减少。 和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少一 些。
q tg j
180 140 100
当a= j时 θ =π 当a> j时 θ <π 以j 为参变量，利用上 式可把a 和θ 的关系表示 成右图。
q / (° )
60
20 0 20 60 100 a /(° ) 140 180
图6-3 单相交流调压电路以a 为参变量的θ和a关系曲线
6.1.1 单相交流调压电路
第6章 交流——交流变换电路
本章主要讲述 交流-交流变流电路
把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路 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。 交流电力电子开关
交流电力 控制电路
交交变频
变频电路 改变频率的电路 交直交变频
直接
间接
6.1 交流调压电路
当阻感负载, a < j 时电 路工作情况。
VT1的导通时间超过π 。 触发VT2时， io尚未 过零， VT1仍导通， VT2不会导通。io过零 后，VT2才可开通， VT2导通角小于π。 衰减过程中， VT1导 通时间渐短， VT2的 导通时间渐长。
u1 O
图6-2 阻感负载单相交流调压电路
wtபைடு நூலகம்
wt
wt
i
o
a 增大，输入电流滞后于电压
且畸变，λ 降低。
a =0时，功率因数λ =1，
u
O
V T
wt
O
wt
图6-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形
6.1.1 单相交流调压电路
VT1
1) 阻感负载
负载阻抗角： j = arctan(wL / R) 若晶闸管短接，稳态时负载 电流为正弦波，相位滞后于u1 的角度为j ，当用晶闸管控制时， 只能进行滞后控制，使负载电 流更为滞后。

3
0.6435 ) e
q tanj
解上式可得晶闸管导通角为：
q 2.727 156 .2
6- 11
6.1.1 单相交流调压电路
I VT U1 sin q cos(2a j q ) q cosj 2 Z
sin 2.727 cos(2 0.6435 2.727) 220 3 2.727 0.8 2 10
2 Z R2 X L 10
6 j arctan( X L ) arctan( ) 0.6435 36.87 R 8
因此开通角a的变化范围为： j 即
a
0.6435 a
①当a=/6时，由于a<j,因此晶闸管调压器全开放，输出电压为完整 的正弦波，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为 220 I in I o Z 22( A)

iG1 iG2
O a
wt wt wt
O io
a iT1
j
O a q
图6-4 a<j时阻感负载交流调压电路工作波形 图4-5
iT2
6.1.1 单相交流调压电路
◆例6-1 一单相交流调压器，输入交流电压为220V，50Hz，负载为电阻电感， 其中R=8Ω，XL=6 Ω。试求a=/6、/3时的输出电压、电流有效值及输入功率 和功率因数。 解：负载阻抗及负载阻抗角分别为：
u
G1
u1
O 0.6
wt
u
O
G2
wt
O uo
wt
O i
o
wt
a =0时刻仍定为u1过零的 时刻，a 的移相范围应为j ≤ a ≤ π。
O u
VT
wt
O
wt
图6-2 电阻负载单相交流调压电路及其波形
6.1.1 单相交流调压电路
wt = a 时刻开通晶闸管 VT1，可求得θ
sin(a q j ) sin(a j )e