第4章交流-交流变换电路
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③ 带电感性负载时，α的移相范围为φ ~180度 ， 带电阻性负载时移相范围为0 ~180度。
4.2.2、三相交流调压电路
1、负载Y形连接带中性线的三相交流调压电路
VT1 U
VT3 V
VT5 W
N
RU
VT4 iU RV
VT6 iV RW
VT2 iW iN
VT1
4
RU
U
1
VT26
RV
V
3
W
VT3
2
RW
u
uu
uv
uw
(a) 0 π/3 π
2π
t
图4-9
ug (b)
12
34 5 61
0
VT1
t
VT2
(c)
VT3 VT4
VT5
VT6
uRU
uu
(d) 0
uRU
t
三相全波星形无中线调压电路α=30º时的波形
③ 控制角α=60º α=60º情况下的具体分析与α=30º相似。下图
是α=60º时的脉冲分配图、导通区间和U相负载 电压波形。 归纳α=60º时的导通特点如下：每个晶闸管导 通120º ；每个区间由两个晶闸管构成回路。
各相电压过零30º后触发相应晶闸管。以U相为例， uU过零变正30º后发出VT1的触发脉冲ug1，uU过零 变负30º后发出VT4的触发脉冲ug2 。
归纳α=30º时的导通特点如下：每管持续导通150º； 有的区间由两个晶闸管同时导通构成两相流通回 路，也有的区间三个晶闸管同时导通构成三相流 通回路。
③为了保证输出电压对称可调，应保持触发脉 冲与电源电压同步。
（1）三相调压电路在纯电阻性负载时的工作情况 ① 控制角α=0º
在各相的正半周正向晶闸管导通，而负半周反向 晶闸管导通，所以负载上获得的调压电压仍为完 整的正弦波。 α=0º时如果忽略晶闸管的管降压， 此时调压电路相当于一般的三相交流电路，加到 其负载上的电压是额定电源电压。下图为U相负 载电压波形。
5
N
图4-45-14
它由3个单相晶闸管交流调压器组合而成，其公 共点为三相调压器中线，每一相可以作为一个单 相调压器单独分析，其工作原理和波形与单相交 流调压相同。
在晶闸管交流调压电路中，每相负载电流为正 负对称的缺角正弦波，它包含有较大的奇次谐波 电流，3次谐波电流的相位是相同的，中性线的电 流为一相3次谐波电流的三倍，且数值较大，这种 电路的应用有一定的局限性。
第4章 交流-交流变换电路
本章要点
交流开关、交流调功和交流电压调节的基本工作原 理和应用电路分析；
相位控制和通断控制的概念； 不同负载时，单相和三相交流调压电路的结构、工
作原理、波形分析； 单相和三相交-交变频电路的电路结构、工作原理。
4.1 概述
4.2、晶闸管交流调压器
交流调压电路常由晶闸管组成，用于调节输出电 压的有效值。晶闸管交流调压器具有体积小、重量 轻的特点。输出是交流电压，但不是正弦波形，谐 波分量大，功率因数也较低。
2、晶闸管与负载连成内三角形的三相交流调压电路
U
R
VT2
VT4
VT5 R
VT1 VT3
图4பைடு நூலகம்5
V
R
W
VT6
电路优点：因晶闸管串接在三5角-1形5 内部，流过的是相电流，在 同样线电流情况下，管子的容量可降低，另外线电流中无3的 倍数次谐波分量。缺点是：只适用于负载是三个分得开的单元 的情况，其应用范围有一定的局限性。
U g1
u2
Ug2 VT2 u
L
R
(a)
图4-3 阻-感图性4负-3载时
单相交流调压电路的主电路
u2 (ug )
U g1
U g2
0
i
iB i2
0 is
i2
u
0
(b)
U g1 t
i2 t
t
（2）电感性负载的工作情况
当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应
电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此
归纳α=0º时的导通特点如下：每管持续导通180º； 每60º区间有三个晶闸管同时导通。
u
uu
uv
uw
(a) 0
ug 1 2 3 4 5 6 (b)
0 VT1 VT2 (c) VT3 VT4 VT5 VT6
uRU
(d) 0
t
t 图4-8
t
三相全波星形无中线调压电路α=0º时的波形
② 控制角α=30º
时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，
而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门极的起
始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，
α的最大范围是
。
单相交流调压可归纳以下三点：
① 带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式 可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可 以改变负载电压有效值。
② 带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则 当α<φ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象， 电流出现很大的直流分量。
4、三对反并联晶闸管连成三相三线交流调压电路
VT1 U
VT3 VT4 V
VT5 VT6 W
VT2
RU RV
RW
图4-7
RUV RWU
RVW
对触发脉冲电路的要求是： ① 三相正(或负)触发脉冲依次间隔120度，而
每一相正、负触发脉冲间隔180度。 ② 为了保证电路起始工作时能两相同时导通，
以及在感性负载和控制角较大时，仍能保持两相 同时导通，与三相全控整流桥一样，要求采用双 脉冲或宽脉冲触发。
3、晶闸管接于Y形负载中性点的三相交流调压电路
U
R
iU
R V
VT1 VT3
R
VT2
W
u(i)
uU iU
图4-6
0
t
5-16
要求负载是三个分得开的单元，从图中电流波形可见，输出 电流出现正负半周波形不对称，但其面积是相等的，所以没 有直流分量。此电路使用元件少，触发线路简单，但由于电 流波形正负半周不对称，存在偶次谐波，对电源干扰较大。
u
uu
uv
uw
(a) 0
π/3
π
2π
t
图4-10
ug 6 1 2 3 4 5 6 (b)
0
VT1
t
R
U g1
U g2
0
1 2
u
U g1 t
0
u2
uR
图4-2
(a)
（2）仿真与实验波形
t (b)
(a) α=30˚ (b) α=60˚
(c)α=90˚
(d) α=120˚ 单相交流调压器带电阻性负载不同控制角时的仿真和实验波形
2、单相调压电路 (阻-感负载)
（1）电路结构和工作原理波形
i2 VT1
交流调压控制常用相位控制。它是使晶闸管在电 源电压每一周期中、在选定的时刻将负载与电源接 通，改变选定的时刻可达到调压的目的。
图4-1 交流调压的几种方案比较
4.2.1、单相交流调压电路
1、单相调压电路 (电阻性负载)
（1）电路结构和工作原理波形
VT1
U g1
u2 (ug )
u2
Ug2 VT2 u
4.2.2、三相交流调压电路
1、负载Y形连接带中性线的三相交流调压电路
VT1 U
VT3 V
VT5 W
N
RU
VT4 iU RV
VT6 iV RW
VT2 iW iN
VT1
4
RU
U
1
VT26
RV
V
3
W
VT3
2
RW
u
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uv
uw
(a) 0 π/3 π
2π
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图4-9
ug (b)
12
34 5 61
0
VT1
t
VT2
(c)
VT3 VT4
VT5
VT6
uRU
uu
(d) 0
uRU
t
三相全波星形无中线调压电路α=30º时的波形
③ 控制角α=60º α=60º情况下的具体分析与α=30º相似。下图
是α=60º时的脉冲分配图、导通区间和U相负载 电压波形。 归纳α=60º时的导通特点如下：每个晶闸管导 通120º ；每个区间由两个晶闸管构成回路。
各相电压过零30º后触发相应晶闸管。以U相为例， uU过零变正30º后发出VT1的触发脉冲ug1，uU过零 变负30º后发出VT4的触发脉冲ug2 。
归纳α=30º时的导通特点如下：每管持续导通150º； 有的区间由两个晶闸管同时导通构成两相流通回 路，也有的区间三个晶闸管同时导通构成三相流 通回路。
③为了保证输出电压对称可调，应保持触发脉 冲与电源电压同步。
（1）三相调压电路在纯电阻性负载时的工作情况 ① 控制角α=0º
在各相的正半周正向晶闸管导通，而负半周反向 晶闸管导通，所以负载上获得的调压电压仍为完 整的正弦波。 α=0º时如果忽略晶闸管的管降压， 此时调压电路相当于一般的三相交流电路，加到 其负载上的电压是额定电源电压。下图为U相负 载电压波形。
5
N
图4-45-14
它由3个单相晶闸管交流调压器组合而成，其公 共点为三相调压器中线，每一相可以作为一个单 相调压器单独分析，其工作原理和波形与单相交 流调压相同。
在晶闸管交流调压电路中，每相负载电流为正 负对称的缺角正弦波，它包含有较大的奇次谐波 电流，3次谐波电流的相位是相同的，中性线的电 流为一相3次谐波电流的三倍，且数值较大，这种 电路的应用有一定的局限性。
第4章 交流-交流变换电路
本章要点
交流开关、交流调功和交流电压调节的基本工作原 理和应用电路分析；
相位控制和通断控制的概念； 不同负载时，单相和三相交流调压电路的结构、工
作原理、波形分析； 单相和三相交-交变频电路的电路结构、工作原理。
4.1 概述
4.2、晶闸管交流调压器
交流调压电路常由晶闸管组成，用于调节输出电 压的有效值。晶闸管交流调压器具有体积小、重量 轻的特点。输出是交流电压，但不是正弦波形，谐 波分量大，功率因数也较低。
2、晶闸管与负载连成内三角形的三相交流调压电路
U
R
VT2
VT4
VT5 R
VT1 VT3
图4பைடு நூலகம்5
V
R
W
VT6
电路优点：因晶闸管串接在三5角-1形5 内部，流过的是相电流，在 同样线电流情况下，管子的容量可降低，另外线电流中无3的 倍数次谐波分量。缺点是：只适用于负载是三个分得开的单元 的情况，其应用范围有一定的局限性。
U g1
u2
Ug2 VT2 u
L
R
(a)
图4-3 阻-感图性4负-3载时
单相交流调压电路的主电路
u2 (ug )
U g1
U g2
0
i
iB i2
0 is
i2
u
0
(b)
U g1 t
i2 t
t
（2）电感性负载的工作情况
当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应
电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此
归纳α=0º时的导通特点如下：每管持续导通180º； 每60º区间有三个晶闸管同时导通。
u
uu
uv
uw
(a) 0
ug 1 2 3 4 5 6 (b)
0 VT1 VT2 (c) VT3 VT4 VT5 VT6
uRU
(d) 0
t
t 图4-8
t
三相全波星形无中线调压电路α=0º时的波形
② 控制角α=30º
时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，
而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门极的起
始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，
α的最大范围是
。
单相交流调压可归纳以下三点：
① 带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式 可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可 以改变负载电压有效值。
② 带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则 当α<φ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象， 电流出现很大的直流分量。
4、三对反并联晶闸管连成三相三线交流调压电路
VT1 U
VT3 VT4 V
VT5 VT6 W
VT2
RU RV
RW
图4-7
RUV RWU
RVW
对触发脉冲电路的要求是： ① 三相正(或负)触发脉冲依次间隔120度，而
每一相正、负触发脉冲间隔180度。 ② 为了保证电路起始工作时能两相同时导通，
以及在感性负载和控制角较大时，仍能保持两相 同时导通，与三相全控整流桥一样，要求采用双 脉冲或宽脉冲触发。
3、晶闸管接于Y形负载中性点的三相交流调压电路
U
R
iU
R V
VT1 VT3
R
VT2
W
u(i)
uU iU
图4-6
0
t
5-16
要求负载是三个分得开的单元，从图中电流波形可见，输出 电流出现正负半周波形不对称，但其面积是相等的，所以没 有直流分量。此电路使用元件少，触发线路简单，但由于电 流波形正负半周不对称，存在偶次谐波，对电源干扰较大。
u
uu
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(a) 0
π/3
π
2π
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图4-10
ug 6 1 2 3 4 5 6 (b)
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VT1
t
R
U g1
U g2
0
1 2
u
U g1 t
0
u2
uR
图4-2
(a)
（2）仿真与实验波形
t (b)
(a) α=30˚ (b) α=60˚
(c)α=90˚
(d) α=120˚ 单相交流调压器带电阻性负载不同控制角时的仿真和实验波形
2、单相调压电路 (阻-感负载)
（1）电路结构和工作原理波形
i2 VT1
交流调压控制常用相位控制。它是使晶闸管在电 源电压每一周期中、在选定的时刻将负载与电源接 通，改变选定的时刻可达到调压的目的。
图4-1 交流调压的几种方案比较
4.2.1、单相交流调压电路
1、单相调压电路 (电阻性负载)
（1）电路结构和工作原理波形
VT1
U g1
u2 (ug )
u2
Ug2 VT2 u