电力电子技术第五章 交流变换电路
合集下载
电力电子技术_交流-交流变换技术
单窄脉冲控制运行示意
宽脉冲或脉冲列控制运行示意
5.2
单相交流调压电路
参数分析（ π）
负载电压有效值：
Uorms 1 sin2 sin2( ) 2 ( 2 U sin t ) d t U rms rms π π
2
负载电流有效值：
5.2
单相交流调压电路
U orms mT Urms Tc
晶闸管交流调功器
输出电压： 输出功率： Po mT P1
Tc
两种工作模式示意
5.2
单相交流调压电路
晶闸管交流无触点开关
5.3
三相交流调压电路
三相交流调压电路常见结构
5.3
三相交流调压电路
Y型联接三相交流调压电路结构
其中：
D ton Tc
n nπD
c 2π / Tc
5.2
单相交流调压电路
常用交流开关电路结构
5.2
单相交流调压电路
常用控制模式
互补控制
uip和uin分别为交流正、负半周对应的同步信号，控制 交流开关导通的参考方向。
当uip有效时，VT1和VT3交替施加驱动信号，当uin有
负载电流等于交流电源电流
5.2
单相交流调压电路
2U rms sint 2 U rms 1 ( ) d ( t ) 2π R R
π
（3）流过晶闸管的电流平均值和有效值：
I VTrms sin2 π 1 I orms 4π 2π 2
（4）电路的功率因数：
P I orms U orms U orms sin2 π S I inrms U inrms U rms 2π π
电力电子技术之交流交流变换器介绍课件
仿真软件：选择合
1
适的仿真软件进行
建模和仿真
模型建立：根据变
2
换器的拓扑结构和
参数建立仿真模型
仿真参数：设置仿
3
真参数，如输入电
压、输出电压、频
率等
仿真结果：观察仿
4
真结果，分析变换
器的性能和稳定性
实验验证：在实际
5
硬件平台上进行实
验验证，验证仿真
结果的准确性
优化设计：根据仿
6
真和实验结果，对
变换器进行优化设
计，提高性能和稳
定性
交流交流变换器的发展趋势
交流交流变换器的技术挑战
高效化：提高变换器的效率，降低 损耗
集成化：将多个功能集成到一个模 块中，降低成本和体积
轻量化：减小变换器的体积和重量， 提高便携性
智能化：实现变换器的智能控制和 监测，提高系统的可靠性和稳定性
交流交流变换器的发展趋势
高频化：提高变换器的工作频率， 减小体积和重量
位的调节和控制。
交流交流变换器的控制策略
1 电压控制策略：通过控制输出电压来保持系统稳定 2 电流控制策略：通过控制输出电流来保持系统稳定 3 功率控制策略：通过控制输出功率来保持系统稳定 4 频率控制策略：通过控制输出频率来保持系统稳定 5 相位控制策略：通过控制输出相位来保持系统稳定 6 混合控制策略：结合多种控制策略来提高系统稳定性和性能
4
流电转换为交
流电
变频器：改变
5
交流电的频率
和相位
交流调压器：
6
调节交流电的
电压和相位
交流交流变换器的应用
电力系统：用 于电力系统的 电压调整和频 率控制
工业设备：用 于工业设备的 电压调整和频 率控制
电力电子技术第5章 直流-交流变换电路
第五章 直流-交流变换电路
5.1概述 5.2电压型逆变电路 5.3电流型逆变电路 5.4脉宽调制型（PWM）逆变电路 5.5逆变电路的应用技术
本章小结
第五章 直流-交流变换电路
逆变的概念 逆变--与整流相反，把直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。
本章主要介绍DC-AC变换电路的知识、电压型及电流型逆 变电路、PWM电路、逆变装置的性能等。
第一节 概 述
器件的四种换流方式介绍：
3) 负载换流（Load Commutation） 由负载提供换相电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现 负载换流。
4) 强迫换流（Forced Commutation） 设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加 反压或反向电流的换流方式称为强迫换流。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也 称为电容换流。 分类：直接耦合式强迫换流、电感耦合式强迫换流
ud 2
n
a
V2导通或VD2导通，u0
uan
ud 2
当控制信号以频率 f 变换，u0 在
u d 2
与
u d
2
之间变化，使输出
为交流方波电压。
第二节 电压型逆变电路
半桥逆变电路的定量分析
u0
Ud
1)
输出电压有效值为：U 0
Ud 2
2
2) 将输出电压展开成傅里叶级数形式：
u0 uan
(2)
输出电压基波分量:
U 01
4Ud
2
99V
(3) 基波阻抗:
Z01 R2 (L)2 102 (2 100 0.02)2 18.59 输出电流的基波分量：
5.1概述 5.2电压型逆变电路 5.3电流型逆变电路 5.4脉宽调制型（PWM）逆变电路 5.5逆变电路的应用技术
本章小结
第五章 直流-交流变换电路
逆变的概念 逆变--与整流相反，把直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。
本章主要介绍DC-AC变换电路的知识、电压型及电流型逆 变电路、PWM电路、逆变装置的性能等。
第一节 概 述
器件的四种换流方式介绍：
3) 负载换流（Load Commutation） 由负载提供换相电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现 负载换流。
4) 强迫换流（Forced Commutation） 设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加 反压或反向电流的换流方式称为强迫换流。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也 称为电容换流。 分类：直接耦合式强迫换流、电感耦合式强迫换流
ud 2
n
a
V2导通或VD2导通，u0
uan
ud 2
当控制信号以频率 f 变换，u0 在
u d 2
与
u d
2
之间变化，使输出
为交流方波电压。
第二节 电压型逆变电路
半桥逆变电路的定量分析
u0
Ud
1)
输出电压有效值为：U 0
Ud 2
2
2) 将输出电压展开成傅里叶级数形式：
u0 uan
(2)
输出电压基波分量:
U 01
4Ud
2
99V
(3) 基波阻抗:
Z01 R2 (L)2 102 (2 100 0.02)2 18.59 输出电流的基波分量：
电力电子第五章 ACDC变换器(整流和有源逆变电路)
控整流电路、相控电路、PWM整流电路
5.2 不控整流电路
• 利用电力二极管的单相导电性可以十分简单 地实现交流—直流电力变换。
• 由于二极管整流电路输出的直流电压与交流 输入电压的大小有关，不能通过电路本身控 制其数值，故称为不控整流电路。
5.2.1 单相不控整流电路
u1
u2 O ud
uVDO1 O
VD4
VD2
a)
VD3
R VD4
VD1
-
ud AC + VD2
b)
VD3 R ud
VD4
c)
a)单相桥式整流电路 b)交流输入正半周单相桥式整流电路工作图 c)交流输入负半周单相桥式整流电路工作图
5.2.1 单相不控整流电路
AC +
ud
VD3
VD2
VD2
b)
图5-2 单相全波整流电路
u2
R
c)
d)
u2
共阳极连接 VD4
2 t
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
VD1
VD3 VD1
u2 R
AC
+ -
R
-
AC +
R
t
u2
AC + -
ud
VACD1
+
ud
VD2
VD2
u2
VD2
VbD)3
u2
c)
d)
u2
R
VD2
u2 VD4
VD4
带续流二极管的单相 半波整流电路
b)
d)
u2
u2
t1
O
2
t1
t
O
2
5.2 不控整流电路
• 利用电力二极管的单相导电性可以十分简单 地实现交流—直流电力变换。
• 由于二极管整流电路输出的直流电压与交流 输入电压的大小有关，不能通过电路本身控 制其数值，故称为不控整流电路。
5.2.1 单相不控整流电路
u1
u2 O ud
uVDO1 O
VD4
VD2
a)
VD3
R VD4
VD1
-
ud AC + VD2
b)
VD3 R ud
VD4
c)
a)单相桥式整流电路 b)交流输入正半周单相桥式整流电路工作图 c)交流输入负半周单相桥式整流电路工作图
5.2.1 单相不控整流电路
AC +
ud
VD3
VD2
VD2
b)
图5-2 单相全波整流电路
u2
R
c)
d)
u2
共阳极连接 VD4
2 t
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
VD1
VD3 VD1
u2 R
AC
+ -
R
-
AC +
R
t
u2
AC + -
ud
VACD1
+
ud
VD2
VD2
u2
VD2
VbD)3
u2
c)
d)
u2
R
VD2
u2 VD4
VD4
带续流二极管的单相 半波整流电路
b)
d)
u2
u2
t1
O
2
t1
t
O
2
电力电子技术(第5版)课件：交流交流变流电路
I VTN I VT
Z 2U1
(6-10) (6-11)
图6-4 单相交流调压电路为参变量时IVTN和关系曲线
6.1.1 单相交流调压电路
◆<时的工作情况 ☞VT1的导通时间超过。 ☞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。 ☞io有指数衰减分量，在指数分量衰减过程中，VT1导通时间渐短，VT2的导
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 6.4 矩阵式变频电路
本章小结
引言
■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。
■交流-交流变换电路可以分为直接方式（即无中间直流环 节）和间接方式（有中间直流环节）两种。
■直接方式 ◆交流电力控制电路：只改变电压、电流或对电路的通 断进行控制，而不改变频率的电路。 ◆变频电路：改变频率的电路。
解：负载阻抗及负载阻抗角分别为：
Z
R2
X
2 L
10W
arctan(X L ) arctan(6) 0.6435 36.87
R
8
因此开通角的变化范围为：
即
0.6435
①当=/6时，由于<,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
I I 220 22( A)
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 交流调压电路·引言
■把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 以控制交流输出。
■交流电力控制电路 ◆交流调压电路：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调 节输出电压有效值的电路。 ◆交流调功电路：以交流电周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态 周期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路。 ◆交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。
电力电子第5章交流调压电路和直流变换电路-PPT精选文档
8
第Ⅲ象限
Ⅲ＋ Ⅲ－
返回
§5.1.2：晶闸管交流开关
一、简单交流开关及应用 门极毫安级电流的通断，可控制晶闸管阳极几十 到几百安培大电流的通断。交流开关的特点是晶 闸管在承受正半周电压时触发导通，而它的关断 是利用电源负半周在管子上加反压来实现，在电 流过零时自然关断。
9
二、过零触发开关电路与交流调功器 移相触发控制使电路中的正弦波出现缺角，包含 较大的高次谐波。为克服此缺点，可采用过零触 发或称为零触发。交流零触发开关使电路在电压 为零或零附近的瞬间接通，利用管子电流小于维 持电流使管子自行关断，此开关对外界的电磁干 扰最小。调节方法：可利用调功器或周波控制器。 即在设定的周期内，用零电压开关接通几个周波 然后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内的 通断时间比例，以调节负载上的交流平均电压， 即可达到调节负载功率的目的。
14
感性负载
a ＞， ＜180°，正负半波电流断续，a愈大， 愈小，
波形断续愈严重。
a ＝， ＝180°，正负半周电流处于临界连续状态，相
当于晶闸管失去控制，负载上获得最大功率。
a ＜， ＞180°，电路已不起调压作用，不能正常工作。
所以，带电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触发。
15
返回
17
§5.4 ：基本直流变换电路
降压式直流斩波电路
升压式直流斩波电路 升降压式直流斩波电路 软开关的基本概念
返回
18
降压式直流斩波电路的输出电压平均值低于输入 直流电压。主要用于直流可调电源和直流电机 驱动。 升压式直流斩波电路的输出电压高于输入电压。
升降压式直流斩波电路的输出与输入有公共 接地端，输出电压幅值可以高于或低于输入 电压，其极性为负。主要用于可调直流电源。
第Ⅲ象限
Ⅲ＋ Ⅲ－
返回
§5.1.2：晶闸管交流开关
一、简单交流开关及应用 门极毫安级电流的通断，可控制晶闸管阳极几十 到几百安培大电流的通断。交流开关的特点是晶 闸管在承受正半周电压时触发导通，而它的关断 是利用电源负半周在管子上加反压来实现，在电 流过零时自然关断。
9
二、过零触发开关电路与交流调功器 移相触发控制使电路中的正弦波出现缺角，包含 较大的高次谐波。为克服此缺点，可采用过零触 发或称为零触发。交流零触发开关使电路在电压 为零或零附近的瞬间接通，利用管子电流小于维 持电流使管子自行关断，此开关对外界的电磁干 扰最小。调节方法：可利用调功器或周波控制器。 即在设定的周期内，用零电压开关接通几个周波 然后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内的 通断时间比例，以调节负载上的交流平均电压， 即可达到调节负载功率的目的。
14
感性负载
a ＞， ＜180°，正负半波电流断续，a愈大， 愈小，
波形断续愈严重。
a ＝， ＝180°，正负半周电流处于临界连续状态，相
当于晶闸管失去控制，负载上获得最大功率。
a ＜， ＞180°，电路已不起调压作用，不能正常工作。
所以，带电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触发。
15
返回
17
§5.4 ：基本直流变换电路
降压式直流斩波电路
升压式直流斩波电路 升降压式直流斩波电路 软开关的基本概念
返回
18
降压式直流斩波电路的输出电压平均值低于输入 直流电压。主要用于直流可调电源和直流电机 驱动。 升压式直流斩波电路的输出电压高于输入电压。
升降压式直流斩波电路的输出与输入有公共 接地端，输出电压幅值可以高于或低于输入 电压，其极性为负。主要用于可调直流电源。
电力电子技术4版第5章 交流变换电路-精选文档
第5章 交流变换电路
5.1 5.2 5.3 5.4
交流调压电路 交流调功电路 交流电力电子开关 交－交变频电路
5.1 交流调压电路
1、交流调压电路:用来变换交流电压幅值（或有效值） 的电路。
2、交流调压的实现方法：通过控制晶闸管在每一个电源 周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。 3、交流调压电路应用： 电炉的温度控制 • 灯光调节 （如舞台灯光控制） 异步电机软起动 异步电机调速 调节整流变压器一次侧电压
t
(5.1.9) (5.1.10)
2 1 U 2 2 tan I ( ) [sin( t ) sin( ) e ] d t T Z 2
图5.1.1 电阻性负载时单 向交流电压电路及 输出电压波形
5.1.1 单相交流调压电路
电阻性负载数量关系：
负载电压的有效值
U 0
1 a 1 2 U sin( 2 a ) ( 2 U sin t ) d t 2 （5.1.1）
负载电流的有效值
U 1 0 I sin 2 0 R R2
单向交流调压电路的工作情况与它的负载性质有关
5.1.1 单相交流调压电路
1、电阻性负载
电源正半周：晶闸管T1承受正向电 压，当ωt=α时，触发T1使其导通， 负载上得到缺α角的正弦半波电压； 电源电压过零： T1 管电流下降为零 而关断； 电源电压负半周：晶闸管 T2 承受正 向电压，当 ωt=π+α 时，触发 T2 使 其导通，则负载上又得到了缺α角的 正弦负半波电压。持续这样控制， 在负载电阻上便得到每半波缺α角的 正弦电压； 改变α角的大小，便改变了输出电压有 效值的大小。
《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 5.1 交流调压电路
一些； 4） 角相同时，随着阻抗角的增大，谐波含量有所
减少；
5.1.2 三相交流调压电路
1、三相四线制调压电路特点：
1）相当于三个独立的单相交流调压 电路组合而成的；
2）存在中性线，但是3次谐波在中 线中的电流大，故中线的导线截面要求 与相线一致；
3）晶闸管的门极触发脉冲信号，同 相间两管的触发脉冲要互差180°。
)e tan
]dt
IT
1
(
2U
) 2 [s in(t
)
sin(
t
)e tan
]2
dt
2 Z
U sin cos(2 )
Z
cos
(5.1.9) (5.1.10)
(5.1.11)
IO 2IT
(5.1.12)
5.1.1 单相交流调压电路
调压电路在不同α时的工作情况
2、α =ф
由
式中 n=1为基波，n=3,5,7,…为奇次谐波。随着谐波次数n的增加，谐 波含量减少。
5.1.1 单相交流调压电路
2、阻感性负载 （R-L负载）
单相交流电压器带阻感负载时， 工作情况同可控整流电路带电感负 载相似；
当电源电压反向过零时，负载 电感产生感应电动势阻止电流的变 化，故电流不能立即为零；
1、α>ф，导通角θ≺1800，正负半波电流断续。α愈大，θ愈小， 波形断续愈严重。
负载电压的有效值UO、晶闸管电流平均值IdT、电流有效值IT以及负 载电流有效值IO分别为：
U 0
1
(
2U
sint)2 dt U
sin2 sin2( )
I dT
1 2
[sin(t
)
sin(
减少；
5.1.2 三相交流调压电路
1、三相四线制调压电路特点：
1）相当于三个独立的单相交流调压 电路组合而成的；
2）存在中性线，但是3次谐波在中 线中的电流大，故中线的导线截面要求 与相线一致；
3）晶闸管的门极触发脉冲信号，同 相间两管的触发脉冲要互差180°。
)e tan
]dt
IT
1
(
2U
) 2 [s in(t
)
sin(
t
)e tan
]2
dt
2 Z
U sin cos(2 )
Z
cos
(5.1.9) (5.1.10)
(5.1.11)
IO 2IT
(5.1.12)
5.1.1 单相交流调压电路
调压电路在不同α时的工作情况
2、α =ф
由
式中 n=1为基波，n=3,5,7,…为奇次谐波。随着谐波次数n的增加，谐 波含量减少。
5.1.1 单相交流调压电路
2、阻感性负载 （R-L负载）
单相交流电压器带阻感负载时， 工作情况同可控整流电路带电感负 载相似；
当电源电压反向过零时，负载 电感产生感应电动势阻止电流的变 化，故电流不能立即为零；
1、α>ф，导通角θ≺1800，正负半波电流断续。α愈大，θ愈小， 波形断续愈严重。
负载电压的有效值UO、晶闸管电流平均值IdT、电流有效值IT以及负 载电流有效值IO分别为：
U 0
1
(
2U
sint)2 dt U
sin2 sin2( )
I dT
1 2
[sin(t
)
sin(
【图文】电力电子技术 交流-交流变换
交－交变频电路三相输入－三相输出交－交变频电路输入、输出特性： 1）
输出频率上限：与单相输出同 2）输入功率因数：有所改善 3）输出电压谐波：与
单相输出同 4）输入电流谐谐波：和
法：可减小α 角，提高输入功率因数 (2交流偏置法：Udo、输出功率可提高15% 矩阵变换电路优点： 1）输出电压正弦，输出频率不受输入频率限制； 2）输入电流正弦，即使输入功率因数为1，也可控制成所需功率因数； 3）能量可双向流动，适合于交流电机的四象限运行驱动； 4）直接实现变频，无中间直流环节及
滤波元件，变换效率高。
电力电子技术 交流-交流变换
4）直接实现变频，无中间直流环节及滤波元件，变换效率高。
通过改变滞后触发角α控制输出值。
输出电压有效值：
Uo cos 1
0
( 2U1 sin t ) 2 d t U1
sin 2 2
P Uo I Uo sin 2 S U1 I U 1 2
特点： 输出波形为“缺块”正弦波存在谐波， α↑谐波↑，但不含直流与偶次谐波 。
余弦交点控制法：基本思想是使构成交-交变频器的各可控整流器输出电压 尽可能接近理想正弦波，即尽可能降低实际输出电压波形与理想正弦波形 之间的偏差。
u1 u2 u3 u4 u5 u6
2U sin t 2U sin(t 3 ) 2U sin(t 2 3 ) 2U sin(t ) 2U sin(t 4 3 ) 2U sin(t 5 3 )
输入、输出功率因数间关系
交－交变频电路
三相输入－三相输出交－交变频电路 输入、输出特性：
1）输出频率上限：与单相输出同 2）输入功率因数：有所改善 3）输出电压谐波：与单相输出同 4）输入电流谐谐波：
fin | (6k 1) fi 6lf 0 | 和fin fi 6kf 0 k 1, 2,3,...; l 0,1, 2,...。
交流调压电路
单相交流调压电路
2.电感－电阻性负载
特点： VT1、VT2导通角θ与α、φ有关； α与φ的关系不同，导致电路性能不同：
sin( ) e
tan
sin( )
1）φ＜α＜π：有调压功能 2）α＝φ：不起调压作用失控 3）0＜α＜φ(窄脉冲触发)：单管整流， 输出直流分量大危害大 4）0＜α＜φ(宽脉冲触发)：晶闸管总是在ωt=φ处导通，且输出 电压、电流正弦、连续，uo=u1，因此也不起调压作用失控
交流-交流变换电路课件
当io过零后，VT1关断，VT2的触发宽脉冲尚未消失（参 见图5-7），VT2就会正常开通。
5.1 交流调压电路
5.1.1 单相交流调压电路 5.1.1.2 阻感性负载
因为α＜φ，VT1提前 开通，负载L被过充电，其 放电时间也将延长，使得 VT1的导通角大于π，并使 VT2推迟开通，VT2的导通 角自然小于π。 在这种情况下，式5-5 和式5-6所解得的io表达式 仍是适用的，只是ωt的适 用范围不再是α≤ωt≤α+θ， 而是扩展到α≤ωt＜∞。
5.1 交流调压电路
5.1.1 单相交流调压电路 5.1.1.2 阻感性负载
α=φ时，io电流中只有稳态分量io1，uo=u1，输出电压、电 流波形为连续正弦，θ=π。 调压电路不起调压作用，处于“失控”状态。此时θ=f（α， φ）关系如图5-5中θ=180°的各点。
5.1 交流调压电路
5.1.1 单相交流调压电路 5.1.1.2 阻感性负载
如上所述，阻感性负载时α的移相范围为φ≤α＜π。 然而，α＜φ时，并非电路不能工作。 对于任一阻抗角φ的负载，当φ＜α＜π时，晶闸管的导通角 θ小于π，如图5-5所示。 当α=π时，θ=0，uo=0；α越小，θ越大； 当α从π至φ逐步减小时（不包括α=φ这一点），θ逐步从零 增大到接近π，负载上的电压有效值Uo也从零增大到接近U1， 负载电流io断续，输出电压uo为缺口正弦波，电路有调压功能。
I VT
U1 1 1 1 2U1 sin t π- sin 2 d(t ) 2π R R 2 2π π
π
2
5.1 交流调压电路
5.1.1 单相交流调压电路 5.1.1.2 阻感性负载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《电力电子技术》
单相交流调压有如下特点： 1)电阻负载时，负载电流波形与单相桥式可控整 流交流侧电流一致。改变触发延迟角 α 可以连续改 变负载电压有效值，达到交流调压的目的。 2)电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当α <φ 时， 会出现一个晶闸管无法导通，并产生很大直流分量 电流，烧毁熔断器或晶闸管。 3) 电感性负载时，最小触发延迟角 αmin =φ( 阻抗 角)。所以α的移相范围为φ～180°；电阻负载时移 相范围为0°～180°。
1)
图5-5
《电力电子技术》
过零触发电路的电压波形
三、固态开关
图5-6
固态开关电路
《电力电子技术》
第二节
单相交流调压电路
单相交流调压电路可由一只双向晶闸管组成，也可以用 两 只 普 通 晶 闸 管 或 GTR 等 其 他 全 控 器 件 反 并 联 组 成 。 一、电阻负载
图5-7
单相交流调压电阻负载电路及波形
交流开关可用两只普通晶闸管或者两只自 关断电力电子器件反并联组成。由于出现了双 向晶闸管，可以用一只双向晶闸管代替两只反 并联器件，使电路大大简化。
《电力电子技术》
一、晶闸管交流开关及应用
a)
b) c) 图5-1 晶闸管开关的基本形式
图5-1a为普通晶闸管反并联的交流开关。当Q合上时，靠 管子本身的阳极电压作为触发电源，可使管子可靠触发。负 载上可得到基本为正弦波的电压。图5-1b为采用双向晶闸管 的交流开关。图 5-1c 为只有一个普通晶闸管的电路，管子只 能承受正压，但由于串联元器件多，其压降损耗较大。
图5-8
ห้องสมุดไป่ตู้
双向晶闸管调压电路
《电力电子技术》
电阻负载时单相交流调压的数量关系
1)输出交流电压有效值和电流有效值
UR 1 π 1 π 2 ( 2 U sin t ) d ( t ) U sin 2 2 2 π 2π π
I
UR U2 R R
1 π sin 2 2π π UR U2 I R R 1 π sin 2 2π π
2)流过晶闸管的电流有效值 3)功率因数
P UR I UR 2( π ) sin 2 cos S UI U 2π
《电力电子技术》
二、电感性负载
a) b) c) 图5-9 单相交流调压电感负载电路及波形
《电力电子技术》
下面分三种情况进行讨论： (1) α >φ 由图5-9a可见，α >φ，θ <180°，正负半波 电流断续。如图5-9a所示。 (2) α =φ 当α=φ 时，θ =180°，即正负半周电流临界连 续。相当于晶闸管失去控制，如图5-9b所示。 (3) α <φ ，若VT1管先被触发导通，而且θ ＞180°。如 果采用窄脉冲触发，当ug2出现时，VT1管的电流还未到零， VT1管关不断，VT2管不能导通。等到VT1管中流过的电流为 零并关断时，ug2脉冲已经消失，此时VT2 管虽受正压，但 也无法导通。到第三个半波时， ug1又触发VT1 导通。这样 负载电流只有正半波部分，出现很大直流分量，电路不能 正常工作。因而电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触发， 可采用宽脉冲或脉冲列触发。
图5-4 过零触发电路
《电力电子技术》
锯齿波是由单结晶体管V8 和R1、R2、R3、RRP1和C1组成 的张驰振荡器产生，经射极 跟随器(V1、R4)输出。 2) 控制电压(UC)与锯齿波 电压进行电流叠加后，得 到合成电压uS送至V2的基极。 3) 由V2、V3及R8、R9、 VS1组成直流开关。 4) 过零脉冲输出。
P
TC
Pn
调功器输出电压有效值
U
nT Un TC
其中，Pn、Un为设定周期TC内全导通时装置的输出功率与电压有效值。因此， 改变导通周波数n，即可改变输出电压或功率。
《电力电子技术》
a) 图5-3
b) 过零触发调节周波电压的波形
《电力电子技术》
图5-4为全波连续式的过零触 发电路。电路由 锯齿波产生、信号综合、直流开关、同步电压与过 零脉冲输出五个环节组成
第五章 交流变换电路
学习目标
1．掌握电力电子器件作为交流开关的典型应用电路。 2．掌握单相交流调压电路基本工作原理，了解电感 性负载阻抗角对控制角的影响。 3．了解三相交流调压电路的连接方式及性能特点。 4. 了解交-交变频的工作原理与电路结构。
《电力电子技术》
第一节
交流开关及其应用电路
电力电子器件在交流开关及交流调压控制电 路中应用广泛。通常电磁式开关在断开负载电 路时往往有电弧产生，触头易烧损，动作时间 长；且有噪声、寿命短和功耗大等。而由电力 电子器件组成的交流开关具有无触头、开关速 度快、使用寿命长和功耗小等优点。
图5-2
《电力电子技术》
三相电热炉自动温控电路
二、单相交流调功器
在电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作状态始终处于全 导通或全阻断，这种工作方式称为过零触发。交流过零触发开关电路就 是利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断。它被用来实现在设定的 周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，通过改变晶闸 管在设定周期内通断时间的比例，达到调节负载两端交流电压即负载功 率的目的。因而这种装置也称调功器或周波(波形个数)控制器。 nT 调功器的输出功率为
《电力电子技术》
图5-2为三相自动电热炉的典型电路。它采用双向晶闸管为交流开 关，当开关Q拨到“自动”位置时，炉温就能自动保持在给定温度。 若炉温低于给定温度，温控仪KT(调节式毫伏温度计)使常开触点KT闭 合，VT4(小容量双向晶闸管 )被触发导通，使继电器KA线圈带电，KA 的触点动作，使VT1、VT2、VT3触发导通，负载电阻RL接入交流电源， 电炉升温。若炉温到达给定温度，温控仪的常开触点KT断开，VT4关 断，继电器KA失电，双向晶 闸管VT1VT2、VT3关断，电阻 RL与电源断开，电炉降温。使 炉温被控制在给定范围内波动， 实现自动恒温控制。
《电力电子技术》
三、晶闸管交流稳压电路 图5-11 所示为一个简单的单相交流稳压电路。带抽头的自耦变压 器1、0端为输入端；变压器高电压的3端接双向晶闸管VT1；低电压的 抽头2端接双向晶闸管 VT2；4、0接负载的输出端。当输入电压u10在其 额定值(220V)的±10%变化时，适当设计1—3、1—2间的匝数，uo可稳 定在220V附近。