交流电力控制电路和交交变频电路

负载电压有效值(6-1)
Uo =
1 a
2U1 sint 2 dt = U1
1 sin 2a a
2
u1
负载电流有效值 Io =
晶闸管电流有效值(6-3)
Uo R
(6-2)
u1 O
IT =
1 2
a
2
2U
1 sin R
t
d t = U1
R
1 (1 a sin 2a ) 2 2
uo O
功率因数(o =
1 sin 2a a
O uVT
S U1I o U1 2
O
VT1 io
VT2
uo R
t
t
t
图4-1
t
7
输出电压与a的关系:
移相范围为0≤ a ≤π。 a =0时，输出电
u1
压为最大， Uo=U1。随a的增大，Uo降 低， a =π时， Uo =0。
u1
O iG1
Oa iG2
O io
iT1a
•过渡过程和带R-L负载的单相交
流电路在ωt =a (a< j)时合闸的
1
2
a
a
2U1 Z
sin( t
j)
sin( a
a Ot
j )e tgj
2
d( t )
图4-2
t
= U1 sin cos(2a j )
2 Z
cosj
11
IVTN
•负载电流有效值
•设IVT的标么值
0.5
0.4 j = 0
0.3 0.2 0.1
j = 90°
7650°° 45°
Io = 2IT
4
6.1 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
5
6.1.1 单相交流调压电路
1．电阻负载 工作原理：
VT1 io
VT2
u1
uo R
在 u1的正半周和负半周，分别对
u1
O
•λ与a的关系：
uo
O
= P = Uo I o = Uo = 1 sin 2a a io
S U1I o U1 2
O
a =0时, 功率因数λ=1, a增大,输入 uVT
电流滞后于电压且畸变,λ降低
O
VT1 io
VT2
uo R
t
t
t
图4-1
t
8
2．阻感负载
u1
•负载阻抗角：j = arctan(L / R) u1
3
6.1 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
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），6.1节 ▪ 交流调功电路及交流无触点开关——通断控制，6.2节 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，6.3节 2.矩阵式变频电路，6.4节 ▪ 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，8.1节
u1
VT1和VT2的开通角a进行控制就
可以调节输出电压
O
t
正负半周a 起始时刻（a =0）均
uo
为电压过零时刻，稳态时，正负
半周的a 相等
O
t
io
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
O
t
流）和负载电压的波形相同
uVT
O
t
图4-1
图6-1电阻负载单相交流调压电路及其波形
6
数量关系
Z IVTN = IVT 2U1
0
40
80
120
160 180
a /(°)
图4-4
图6-4 单相交流调压电路a为参变量时
a IVTN和 关系曲线
12
a < j 时的工作情况
•VT1提前通，L被过充电，放电 时间延长， VT1的导通角超过π •触发VT2时， io尚未过零， VT1 仍导通， VT2不通 •io过零后， VT2开通， VT2导通 角小于π
VT2导通时，上述关系完同，只是io极性相反，相位差180°
10
• 数量关系
u1
O
•负载电压有效值
uG1
uGO2
Uo =
1
a
(
a
2U1 sin t)2 d ( t)
O uo
= U1
1 sin 2a sin(2a 2 )
O io
t 0.6
t t
t
•晶闸管电流有效值
O
t
uVT
I VT =
60
式中 Z = R2 (L)2 ,θ为晶闸管导通角 20
利用边界条件：ωt = a +θ时io =0,可
求得θ：
io =
2U1
sin(
t
j
)
sin(a
j
a t
)e tgj
Z
a t a
0 20 60 100 140 180 a /(°)
图6-3 单图相4-交3 流调压电路以
a为参变量的θ和a关系曲线
•晶闸管短接，稳态时负载电流为
O uG1
正弦波, 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
O uo
控制, 使负载电流更为滞后,而无法
使其超前
O io
• a =0时刻仍定为u1过零的时刻, 稳 态时a的移相范围应为j ≤ a ≤π
O uVT
O
VT1
io VT2
R
uo
L
t 0.6
《电力电子技术》电子教案
Power Electronics Technology
第6章 交流电力控制电 路和交交变频电路
概述 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 6.2 其他交流电力控制电路 6.2.1 交流调功电路 6.2.2 交流电力电子开关 6.3 交交变频电路 6.3.1 单相交交变频电路 6.3.2 三相交交变频电路 6.4 矩阵式变频电路 本章小结
t t t
t
t
图6-2 阻感负载单相交流调压图4电-2路及其波
9
•阻感负载时的工作过程分析
j
= 90° 76540°35°01°°50°°
在ωt = a时刻开通VT1，负载电流满足 180
L d io dt
Rio
=
2U1 sin t
140
io t=a = 0
100
/(°)
解方程得
sin(a j ) = sin(a j )e tgj