电力电子技术项目化教程配套课件4.4 知识点3：三相交流调压电路
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电力电子技术项目化教程配套课件4.3 知识点2：单相交流调压电路
4.3.1单相交流调压电路的结构 和工作原理（电阻性负载）
单相交流调压电路的结构
VT1
U g1
u2
Ug2 VT2 u
R
u2 (ug )
U g1
U g2
0
1 2
u
U g1 t
0
u2
uR
t
(a)
(b)
路的移相范围为0 ~ π，输出电压为正负半周缺角相同的正弦波
单相交流调压电路电阻负载电路及波形
（a）电路图
(b)波形图
单相交流调压电路电阻负载电路及波形分析
通过改变a可得到不同的输出电压有效值，从而达到交流调压的目的。 由双向晶闸管组成的电路，只要在正负半周对称的相应时刻（a、π＋a）给 触发脉冲，则和反并联电路一样可得到同样的可调交流电压。
电阻负载上交流电压有效值为 电流有效值 电路功率因数
。所以的移相范围为阻抗角～
180°，电阻负载时移相范围为0～180°。
4.3.2单相交流调压电路 应用电路
1.双向晶闸管的简易触发电路 双向晶闸管的简易触发电路：
17
1.双向晶闸管的简易触发电路
双向晶闸管的简易触发电路分析 电风扇无级调速电路图，接通电源后，电容C1充电，当电容C1两端电压的峰值达到氖管HL的 阻断电压时，HL亮，双向晶闸管VT被触发导通，电扇转动。改变电位器RP的大小，即改变了 C1的充电时间常数，使VT的导通角发生变化，也就改变了电动机两端的电压，因此电扇的转速 改变。由于RP是无级变化的，因此电扇的转速也是无级变化的。
交流调压电路: 交流电力控制电路的类型 交流调功电路:
交流电力电子开关:
控制方法： 1) 通断控制：即把晶闸管作为开关，通过改变通断时间比值达到调压的目的。 这中控制电路电路简单，功率因数高，但是输出电压或功率调节不平滑， 适用于有较大时间常数的负载。
汽车电力电子技术课件 项目四 汽车电压转换电路
１. 电阻负载单相交流调压电路
汽车电力电子技术
２. 斩控式单相交流路
汽车电力电子技术
汽车电力电子技术
交流调功电路的工作原理和交流调压电路的电路形式完全相同， 只是控制方式不同。 通过改变接通 周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
汽车电力电子技术
在新能源汽车上， 发电机和电动机的结构是相同 的， 主要由定子、转子、外壳等组成。 电动机是定子 接通三相交流电后驱动转子转动， 将电能转化为机械 能。 而发电机则是外力带动转子旋转， 使定子切割磁 感线产生电流， 从而将机械能转化为电能。新能源汽 车在减速或制动过程中， 由于惯性， 车轮通过传动机 构使电动机的转子受力转动， 切割磁感线， 从而产生 三相交流电。 由于动力电池的充电电流是直流电， 所 以， 需要三相整流电路进行整流后才能完成能量回收。
汽车电力电子技术
换流方式分为以下两种。 一种是器件换流， 利用全控型器件的自关断能力进行换流。另一种是电网 换流， 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。
１. 单相电压型半桥逆变电路 ２. 单相电压型全桥逆变电路 ３. 单相带中心抽头变压器的逆变电路 ４. 三相电压型逆变电路
汽车电力电子技术
本实训通过搭建电路， 分析ＡＣ－ＤＣ 电压转换器模块的工作特性， 学习ＡＣ－ＤＣ 电路的基本原 理， 并通过规范的操作， 养成良好的职业素养。
１. 单相半波可控整流电路 ２. 单相桥式全控整流电路
汽车电力电子技术
１. 三相半波可控整流电路 ２. 三相桥式全控整流电路
汽车电力电子技术
汽车电力电子技术
１. 单相电流型逆变电路 ２. 三相电流型逆变电路
汽车电力电子技术
通过把１２Ｖ 的蓄电池电源转换为工 频使用电源， 用于车载内部的电器， 是一 种简单、廉价的方式。 该逆变电源可将电 瓶的１２Ｖ 直流电转换为２２０Ｖ/５０Ｈ ｚ 的交流电， 供数码相机、ＣＤ机、ＭＤ 唱机、笔记本电脑、小型录像机、电动剃须 刀、手机等便携式产品使用， 因此具有相 当强的通用性。
电力电子技术(第3版)PPT-第五章-交流调压精选全文完整版
Page: 11
5.2 单相交流调压与调功器 5.2.1 单相交流调压电路
Date:
2024-10-15
Page: 12
5.2 单相交流调压与调功器
Date:
2024-10-15
Page: 13
5.2 单相交流调压与调功器
U R
1
(
2U 2 sin t)2 d (t) U 2
1 sin 2
Date:
2024-10-15
Page: 17
5.2 单相交流调压与调功器
5.2.2 KC05、KC06集成移相触发器
1、KC05 (KJ005)集成移相触发器 KC05 (KJ005)适用于双向晶闸管或反并联晶闸管线路的交流相位控制，具有锯 齿波线 性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有交互保护、输出电流 大等优点，是交 流调光、调压的理想电路，同样也适用于半控或全控桥式线路的相 位控制。下表为KC05 (KJ005)的引脚功能。
3）由V2、V3以及R8、R9、VS1组成一个直流开关，当V2的Ube2>0 （0.7V） 时，V2导通，V3的基极电压UBE3接近零电位，V3截止，直流开 关阻断。当UBE2 <0时, V2截止，由R8、VS1和R9组成的分压电路使V3导通，
直流开关导通。
4）由同步变压器TS、整流桥VD1及R10、R11、VS2组成一个削波同步 电源，这个电源与直流开关的输出电压共同去控制V4与V5。只有在直流开 关导通期间，V4、V5集电极和发射极之间才有工作电压，两个管子才能工 作。在此期间，同步电压每次过零时，V4截止, 其集电极输出一个正电压， 使V5由截止转导通，经脉冲变压器输岀触发脉冲，而此脉冲使 晶闸管VT1 （VT2）在需要导通的时刻导通。
电力电子技术项目化教程配套课件4.4 知识点3：三相交流调压电路
RW
11
2.控制角α=30º
u
uu
uv
uw
(a) 0 π/3 π
2π t
ug (b)
12
34 5 61
0
VT1
t
VT2
(c)
VT3 VT4
VT5
VT6
uRU
uu
(d) 0
uRU
t
• 各相电压过零30º后触发相应晶 闸管。
• 特点：每管持续导通150º ；有 的区间由两个晶闸管同时导通， 也有的区间三个晶闸管同时导通。
(d)
VT1 VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
（e）u RU
0
61
2345
uu u RU
t t
ug 6 1 2 3 4 5 6 (b)
0
VT1
t
VT2
(c) VT3
VT4
VT5 VT6
VT1
uRU
U
uu
(d) 0
VT3 VT4
RU
RV
uRU
t
V
VT5 VT6
RW
R
W
VT2
14
5.控制角α=120º
u
04
4.4 知识点3：三相 交流调压电路
4.3.1几种三相交流调压电路
1.负载Y形连接带中性线的三相 交流调压电路
三相晶闸管交流调压器主电路有几种不同的接线形式，对于不同接线方式 的电路而言，其工作过程也不同。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。
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 应保持触发脉冲与电源电压同步。
11
2.控制角α=30º
u
uu
uv
uw
(a) 0 π/3 π
2π t
ug (b)
12
34 5 61
0
VT1
t
VT2
(c)
VT3 VT4
VT5
VT6
uRU
uu
(d) 0
uRU
t
• 各相电压过零30º后触发相应晶 闸管。
• 特点：每管持续导通150º ；有 的区间由两个晶闸管同时导通， 也有的区间三个晶闸管同时导通。
(d)
VT1 VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
（e）u RU
0
61
2345
uu u RU
t t
ug 6 1 2 3 4 5 6 (b)
0
VT1
t
VT2
(c) VT3
VT4
VT5 VT6
VT1
uRU
U
uu
(d) 0
VT3 VT4
RU
RV
uRU
t
V
VT5 VT6
RW
R
W
VT2
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5.控制角α=120º
u
04
4.4 知识点3：三相 交流调压电路
4.3.1几种三相交流调压电路
1.负载Y形连接带中性线的三相 交流调压电路
三相晶闸管交流调压器主电路有几种不同的接线形式，对于不同接线方式 的电路而言，其工作过程也不同。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。
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 应保持触发脉冲与电源电压同步。
三相交流电路讲义课件
关于零线的结论
负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小 不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达 不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中 各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相 三相制供电，而且必须保证零线可靠。
中线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相 等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不 允许接保险丝也不允许接刀闸。
各差120o
X
转子装有磁极并以
的速度旋转。三个
线圈中便产生三个单相电动势。
定子 Z
•
B 转子
三相电动势
eXA Em sin t
eYB Em sint 120 eZC Em sint 240
Em sin( t 120)
三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120º
三相电动势的相量关系：
照明电路的一般画法
A B C
N
零线上不能加 刀闸和保险
...
一 层
...
...
二
三
层
层
讨论 照明电路能否采用三相三线制
供电方式？
讨论
不加零线 会不会出 现问题?
A 一层楼
N
二层楼 B C
...
三层楼
问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通,
情况如何?
分析：
设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相 串连，电压UBC （380V） 加在B、C负载上。如果 两相负载对称，则每相负 载上的电压为190V。
u AN A
Z iAN
N
uCN C
uBN B
Z
iC
iB
iCN Z
iBN
相电流(负载上的电流)：
三相交流调压电路
此单窄脉冲是无法启动三相交流调压电路的。为保证起始 工作电流的流通，触发信号应采用大于/3的宽脉冲（或 脉冲列），或采用间隔/3的双窄脉冲。
工 作 波 形 分 析
30o
三相交流调压电路
PWM斩控三相交流调压电路
由三只串联开关VT1、VT2、VT3以及一只续流开关VTN 组成，
串联开关共用一个控制信号ug，它与续流开关的控制信 号ugN在相位上互补。
当VT1、VT2、VT3导通时，VTN关断，负载电压等于电 源电压；当VTN导通时，VT1、VT2、VT3均关断，负载 电流沿VTN续流，负载电压为零。
工 作 波 形 示 意
课堂思考*
设计一恒温箱用三相相控调压加热电源，加热元件 为电阻丝，输出功率恒定3kW,电阻丝阻值为20Ω/ 每相，输入交流线电压为320V～460V，计算电路 相关参数。
电力电子技术
三相交流调压电路
三相交流调压电路常见结构
三相交流调压电路
Y型联接三相交流调压电路结构
三相交流调压电路
控制脉冲要求
对于三相对称负载，负载中点O’在平衡供电时处于零电 位，因此各支路晶闸管的自然换流点处于相电压的过零点，
控制角是从各自的相电压过零点开始算起,触发信号与相
电压同步。 Y连接时三相中至少要有两相导通才能构成电流通路，因
电力电子技术
课堂思考*
恒温箱一般具有较大的热惯性，电流脉动不影响系统性能， 考虑采用单相相控调压纯电阻负载电路型式图5-15（b)，仅 需要设计计算晶闸管额定电压、额定电流，三相均衡，每相 功率均为1kW。
电路可行性分析：
最低输入电压时，全导通时输出功率为：
Po
(Uinmin / R
3)2 1706 .7W 1kW
工 作 波 形 分 析
30o
三相交流调压电路
PWM斩控三相交流调压电路
由三只串联开关VT1、VT2、VT3以及一只续流开关VTN 组成，
串联开关共用一个控制信号ug，它与续流开关的控制信 号ugN在相位上互补。
当VT1、VT2、VT3导通时，VTN关断，负载电压等于电 源电压；当VTN导通时，VT1、VT2、VT3均关断，负载 电流沿VTN续流，负载电压为零。
工 作 波 形 示 意
课堂思考*
设计一恒温箱用三相相控调压加热电源，加热元件 为电阻丝，输出功率恒定3kW,电阻丝阻值为20Ω/ 每相，输入交流线电压为320V～460V，计算电路 相关参数。
电力电子技术
三相交流调压电路
三相交流调压电路常见结构
三相交流调压电路
Y型联接三相交流调压电路结构
三相交流调压电路
控制脉冲要求
对于三相对称负载，负载中点O’在平衡供电时处于零电 位，因此各支路晶闸管的自然换流点处于相电压的过零点，
控制角是从各自的相电压过零点开始算起,触发信号与相
电压同步。 Y连接时三相中至少要有两相导通才能构成电流通路，因
电力电子技术
课堂思考*
恒温箱一般具有较大的热惯性，电流脉动不影响系统性能， 考虑采用单相相控调压纯电阻负载电路型式图5-15（b)，仅 需要设计计算晶闸管额定电压、额定电流，三相均衡，每相 功率均为1kW。
电路可行性分析：
最低输入电压时，全导通时输出功率为：
Po
(Uinmin / R
3)2 1706 .7W 1kW
电力电子技术项目化教程配套课件4.2 知识点1：双向晶闸管
例如，一个100A的双向晶闸管与两个反并联45A的普通晶闸管电流容量相等。
9
6.双向晶闸管的触发电路 双向晶闸管触发电路举例一：
10
6.双向晶闸管的触发电路 双向晶闸管触发电路举例二：
（调节方式: 调节RP阻值可改变负载RL上电压的大小。）
11
6.双向晶闸管的触发电路 双向晶闸管触发电路举例三：电风扇无级调速器在日常生活中随处可见,图为常见的电风 扇无级调速器。旋动旋钮便可以调节电风扇的速度。 电风扇无级调速器电路原理图
由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中灵敏度不相同，以Ⅲ+触 发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为（Ⅰ+和Ⅲ-）与 （Ⅰ-和Ⅲ-） 。
8
5.双向晶闸管的参数
双向晶闸管的主要参数中只有额定电流与普通晶闸管有所不同， 其他参数定义相似。 ➢双向晶闸管的额定电流定义为：在标准散热条件下，当器件的单向导通 角大于170°，允许流过器件的最大交流正弦电流的有效值，用IT(RMS)表 示。 ➢ 双向晶闸管额定电流与普通晶闸管额定电流之间的换算关系式为
（a） 内部结构 （b） 等效电路 （c）图形符号
5
2.双向晶闸管的外形与引脚排列
双向晶闸管的外形与普通晶闸管类似，有塑封式、螺栓式、平板式。其内部是 是一种NPNPN五层结构的三端器件。
6
3.双向晶闸管的伏安特性
双向晶闸管有正反向对称的伏安特性曲线。
7
4.双向晶闸管的触发方式
1）Ⅰ+触发方式 ： UT1T2为正；门极电压G为正，特性曲线在第Ⅰ象限，触发灵 敏度最高。 2）Ⅰ-触发方式 ： UT1T2为正，门极电压G为负，特性曲线在第Ⅰ象限，触发灵 敏度较高。 3）Ⅲ-触发方式 ： UT1T2为负，门极电压G为负，特性曲线在第Ⅲ象限，触发灵 敏度较高。 4）Ⅲ +触发方式：UT度最低。
9
6.双向晶闸管的触发电路 双向晶闸管触发电路举例一：
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6.双向晶闸管的触发电路 双向晶闸管触发电路举例二：
（调节方式: 调节RP阻值可改变负载RL上电压的大小。）
11
6.双向晶闸管的触发电路 双向晶闸管触发电路举例三：电风扇无级调速器在日常生活中随处可见,图为常见的电风 扇无级调速器。旋动旋钮便可以调节电风扇的速度。 电风扇无级调速器电路原理图
由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中灵敏度不相同，以Ⅲ+触 发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为（Ⅰ+和Ⅲ-）与 （Ⅰ-和Ⅲ-） 。
8
5.双向晶闸管的参数
双向晶闸管的主要参数中只有额定电流与普通晶闸管有所不同， 其他参数定义相似。 ➢双向晶闸管的额定电流定义为：在标准散热条件下，当器件的单向导通 角大于170°，允许流过器件的最大交流正弦电流的有效值，用IT(RMS)表 示。 ➢ 双向晶闸管额定电流与普通晶闸管额定电流之间的换算关系式为
（a） 内部结构 （b） 等效电路 （c）图形符号
5
2.双向晶闸管的外形与引脚排列
双向晶闸管的外形与普通晶闸管类似，有塑封式、螺栓式、平板式。其内部是 是一种NPNPN五层结构的三端器件。
6
3.双向晶闸管的伏安特性
双向晶闸管有正反向对称的伏安特性曲线。
7
4.双向晶闸管的触发方式
1）Ⅰ+触发方式 ： UT1T2为正；门极电压G为正，特性曲线在第Ⅰ象限，触发灵 敏度最高。 2）Ⅰ-触发方式 ： UT1T2为正，门极电压G为负，特性曲线在第Ⅰ象限，触发灵 敏度较高。 3）Ⅲ-触发方式 ： UT1T2为负，门极电压G为负，特性曲线在第Ⅲ象限，触发灵 敏度较高。 4）Ⅲ +触发方式：UT度最低。
电力电子技术课件 第4章 交流调压电路
（2）额定电压UTn的选择 电压裕量通常取2倍，380V线路用的交流开关，一般 应选1000~1200V的双向晶闸管。
（3）换向能力du/dt的选择 电压上升率du/dt是重要参数，一些双向晶闸管的交流 开关经常发生短路事故，主要原因之一是元件允许的du/dt太小。通常解决的方法 是：①在交流开关的主电路中串入空心电抗器，抑制电路中的换向电压上升率， 降低对双向晶闸管换向能力的要求；②选用du/dt值高的元件，一般选du/dt为 200V/μs。
图4-21（a） 晶闸管交流开关 的基本形式
图4-21(b)为双向晶闸管交 流开关，双向晶闸管工作于I+、 Ⅲ–触发方式，这种线路比较 简单，但其工作频率低于反并 联电路。
4.3交流电力电子开关
1．晶闸管交流开关的基本形式
图4-21(a)是普通晶闸管反向并联形式。当 开关S闭合时，两只晶闸管均以管子本身的 阳极电压作为触发电压进行触发，这种触 发属于强触发，对要求大触发电流的晶闸 管也能可靠触发。随着交流电源的正负交 变，两管轮流导通，在负载上得到基本为 正弦波的电压。当S闭合时，两只晶闸管均 以管子本身的阳极电压作为触发电压进行 触发，具有强触发性质，即使对触发电流 很大的管子也能可靠触发。随着交流电源 的交变，两个晶闸管轮流导通，负载上得 到的基本上是正弦电压。
图4-5（c）（d） 双向晶闸管 的简易触发电路
2．单结晶体管触发
图4-6 用单结晶体管组成的触发电路
3．集成触发器
（1）KC05集成触发器
图4-7 KC05内部结构及工作原理示意图
KC05的应用电路
图4-8 KC05应用电路
R1 10k R2、R3 30k R4 27 RP 22 k C1 0.47μF C2 0.047μF VD1、VD2 2CZ82C VT KS50A
（3）换向能力du/dt的选择 电压上升率du/dt是重要参数，一些双向晶闸管的交流 开关经常发生短路事故，主要原因之一是元件允许的du/dt太小。通常解决的方法 是：①在交流开关的主电路中串入空心电抗器，抑制电路中的换向电压上升率， 降低对双向晶闸管换向能力的要求；②选用du/dt值高的元件，一般选du/dt为 200V/μs。
图4-21（a） 晶闸管交流开关 的基本形式
图4-21(b)为双向晶闸管交 流开关，双向晶闸管工作于I+、 Ⅲ–触发方式，这种线路比较 简单，但其工作频率低于反并 联电路。
4.3交流电力电子开关
1．晶闸管交流开关的基本形式
图4-21(a)是普通晶闸管反向并联形式。当 开关S闭合时，两只晶闸管均以管子本身的 阳极电压作为触发电压进行触发，这种触 发属于强触发，对要求大触发电流的晶闸 管也能可靠触发。随着交流电源的正负交 变，两管轮流导通，在负载上得到基本为 正弦波的电压。当S闭合时，两只晶闸管均 以管子本身的阳极电压作为触发电压进行 触发，具有强触发性质，即使对触发电流 很大的管子也能可靠触发。随着交流电源 的交变，两个晶闸管轮流导通，负载上得 到的基本上是正弦电压。
图4-5（c）（d） 双向晶闸管 的简易触发电路
2．单结晶体管触发
图4-6 用单结晶体管组成的触发电路
3．集成触发器
（1）KC05集成触发器
图4-7 KC05内部结构及工作原理示意图
KC05的应用电路
图4-8 KC05应用电路
R1 10k R2、R3 30k R4 27 RP 22 k C1 0.47μF C2 0.047μF VD1、VD2 2CZ82C VT KS50A
三相交流电路PPT课件
UL= 3 UP
3） I N IA IB IC
若负载为三项对称电感性负载，则中性线 电流为零。
.
Z
Z
Z
14
如果三相负载对称, 中线中无电流, 故可将中线除去, 而成 为三相三线制系统。
但是如果三相负载不对称, 中线上就会有电流IN通过, 此 时中线是不能被除去的, 否则会造成负载上三相电压严重不对 称, 使用电设备不能正常工作。
相电流。
因有中线，其余两相未受影响，电压仍为220V。 但A
相短路时电流很大，会将熔断器熔断。
.
17
2、负载的三角形联接（ △形）
若忽略端线阻抗（ZL=0）, 则电路具有以下关系：
iU
–U +
uWU uUV
iWZUWU
iUV
Z UV
(1) 负载线、相电压之间的关系 线电压、相电压对应相等 U UV U VW U WU Ul U p
互并联,然后分
N
别接至各相电 压上。设电源
二层楼
电压为：
B
Ul
UP
380 220
V
C
三层楼
则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。
.
22
照明电路的一般画法
A B C
N
零线上不能加 开关和保险
...
一 层
.
...
...
二
三
层
层
23
讨论 照明电路能否采用三相三线制
供电方式？
讨论
不加零线 会不会出 现问题?
.
30
三相交流电路的小结（1）--三相电源
三相四线制
eA
eC
eB
三相三线制
电力电子技术项目化教程配套课件4.5 扩展知识点1：晶闸管交流开关及交流调功器
9
3.固态开关
a) 光电双向晶闸管耦合器非零电压开关
1
B
R1 2
R2 31
VT R C
R3 42
(a)
B
VD3 VD4
31
非零电压开关：相对于输入信号的
任意相R位3 均可同步接V通T，称R 非零开关R1
R2
VD4 R4
R3
VT1
R1
双向晶闸管的触发方式：
V1 R2
R4
CI+、III-
VD1 VD2
22
3.晶闸管3.接晶于闸Y管形交负流载调中功性器点的三 过零相触交发流电调路压分电析路
过零触发电路分析
3）由V2、V3及R8、R9、VD6组成一直流开 关。当V2基极电压Ube2>0(0.7V)时，V2管 导通，Ube3接近零电位，V3管截止，直流 开关阻断。当Ube2<0时，V2截止，由R8、 VD6和R9组成的分压电路使V3导通，直流开 关导通，输出24V直流电压，V3通断时刻如 图(c) 所示。VD6为V3基极提供一阀值电压， 使V2导通时，V3更可靠地截止。 4）过零脉冲输出
1.交流开关的概念及定义
交流电力电子开关 电路中的机械开关 。
把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替
与机械开关相比
• 响应速度快 • 没有触点 • 寿命长 • 可以频繁控制通断
与交流调功电路的区别
• 并不控制电路的平均输出功率 • 通常没有明确的控制周期，只是根据
需要控制电路的接通和断开 • 控制频度通常比交流调功电路低得多
8
3.固态开关
固态继电器的缺点： （1）导通后的管压降大，正向降压可达1~2V。 （2）关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，不能实现理想的电 隔离。 （3）由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固态继 电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，成本也较高。 （4）固态继电器对过载有较大的敏感性，必须用快速熔断器进行 过载保护。
3.固态开关
a) 光电双向晶闸管耦合器非零电压开关
1
B
R1 2
R2 31
VT R C
R3 42
(a)
B
VD3 VD4
31
非零电压开关：相对于输入信号的
任意相R位3 均可同步接V通T，称R 非零开关R1
R2
VD4 R4
R3
VT1
R1
双向晶闸管的触发方式：
V1 R2
R4
CI+、III-
VD1 VD2
22
3.晶闸管3.接晶于闸Y管形交负流载调中功性器点的三 过零相触交发流电调路压分电析路
过零触发电路分析
3）由V2、V3及R8、R9、VD6组成一直流开 关。当V2基极电压Ube2>0(0.7V)时，V2管 导通，Ube3接近零电位，V3管截止，直流 开关阻断。当Ube2<0时，V2截止，由R8、 VD6和R9组成的分压电路使V3导通，直流开 关导通，输出24V直流电压，V3通断时刻如 图(c) 所示。VD6为V3基极提供一阀值电压， 使V2导通时，V3更可靠地截止。 4）过零脉冲输出
1.交流开关的概念及定义
交流电力电子开关 电路中的机械开关 。
把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替
与机械开关相比
• 响应速度快 • 没有触点 • 寿命长 • 可以频繁控制通断
与交流调功电路的区别
• 并不控制电路的平均输出功率 • 通常没有明确的控制周期，只是根据
需要控制电路的接通和断开 • 控制频度通常比交流调功电路低得多
8
3.固态开关
固态继电器的缺点： （1）导通后的管压降大，正向降压可达1~2V。 （2）关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，不能实现理想的电 隔离。 （3）由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固态继 电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，成本也较高。 （4）固态继电器对过载有较大的敏感性，必须用快速熔断器进行 过载保护。
电力电子技术基础课件：ACAC变换——交流调压和交交变频器
➢ 3. 其它交流电力控制电路（斩控、三相、交流调功、 交流电力开关）
➢ 4. 交-交变频电路
AC/AC变换——交流调压和交交变频器
1、斩控式单相交流调压电路
VD1
io
V1
V2
VD2
✓ 斩控式交流调压也称交流PWM调压。
R
V4
VD3
u1
uo
✓ 在交流电源u1的正半周，S1中的V1 作
V3
VD4
L
PWM通断控制;
管在设定周期内通断周波的比例,来调
节负载两端的功率。
这种方式相当于相位控制时的α=0，也
称为“零触发”方式。
调节的是在设定周期内的通断比(亦称
占空比)。
典型应用
电炉温度控制
12.5% O
wt
12.5% O
wt
25% O
wt
25% O
wt
50% O
wt
50% O
wt
100% O
wt
100% O
wt
i0
VT1
~u1
u0
L
R 2 + X L 2 10
负载阻抗角为： j arctan(
wL
R
) arctan(
XL
6
) arctan( ) 0.6435 36.87°
R
8
可知，当α=π/6时，a j 36.87°
，此时晶闸
管完全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电
流也最大，输出功率也最大，有：
据需要接通或断开电路的晶闸管。
电路应用
➢ 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。
➢ 4. 交-交变频电路
AC/AC变换——交流调压和交交变频器
1、斩控式单相交流调压电路
VD1
io
V1
V2
VD2
✓ 斩控式交流调压也称交流PWM调压。
R
V4
VD3
u1
uo
✓ 在交流电源u1的正半周，S1中的V1 作
V3
VD4
L
PWM通断控制;
管在设定周期内通断周波的比例,来调
节负载两端的功率。
这种方式相当于相位控制时的α=0，也
称为“零触发”方式。
调节的是在设定周期内的通断比(亦称
占空比)。
典型应用
电炉温度控制
12.5% O
wt
12.5% O
wt
25% O
wt
25% O
wt
50% O
wt
50% O
wt
100% O
wt
100% O
wt
i0
VT1
~u1
u0
L
R 2 + X L 2 10
负载阻抗角为： j arctan(
wL
R
) arctan(
XL
6
) arctan( ) 0.6435 36.87°
R
8
可知，当α=π/6时，a j 36.87°
，此时晶闸
管完全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电
流也最大，输出功率也最大，有：
据需要接通或断开电路的晶闸管。
电路应用
➢ 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。
电力电子技术项目化教程配套课件4.1 知识点引入
【所含知识点】
知识点1：双向晶闸管； 知识点2： 单交流开关、交流调功器 扩展知识点2：交交直接变频电路
【学习目标】
• 掌握双向晶闸管的触发方式与工作特性，能根据实际电路需要 计算选择双向晶闸管的型号，能够用万用表测试双向晶闸管的 好坏。
• 掌握不同负载时，单相和三相交流调压电路的结构和变流原理， 熟悉不同负载时电路的输出波形。
• 熟悉交流开关、交流调功的基本原理和应用电路。
谢谢
三相异步电机由于结构简单、控制维护方便、性能稳定、效率高等优点而被 广泛地应用于各种机械设备的拖动中,但三相异步电动机起动电流高达额定电流 的5~8倍，对电网造成较大干扰，尤其是在工业领域的重载启动，有时可能对设 备安全构成严重威胁，同时由于起动应力较大，使负载设备的使用寿命降低， 因此常采用降压起动方式来减少影响。但是，传统的降压起动方式，如星三角 降压起动、自耦变压器起动等，要么起动电流和机械冲击过大，要么体积庞大 笨重、损耗大，要么起动力矩小、维修率高等等，都不尽人意。随着电子技术 的发展，利用软起动技术不仅实现在整个启动过程中无冲击而平滑的起动电动 机，而且可以根据电动机负载的特性来调节启动过程中的参数，如限流值、起 停时间等，以达到最佳启停状态，从而延长机械设备的使用寿命，减少设备的 维修量，提高经济效益
目录
Contents
01 知识点引入 02 知识点1：双向晶闸管 03 知识点2：单相交流调压电路 04 知识点3：三相交流调压电路 05 扩展知识点1：晶闸管交流开关交流调功器 06 扩展知识点2：交-交直接变频电路
01
4.1 知识点1：知识 点引入
【项目描述】
三相异步电动机使用软启动装置的意义是什么？我们为什 么要使用软启动器呢？
三相交流电路PPT课件
返回
4.3 负载三角形联接的三相电路
A
uCA
B
iA
uAB
iAB
iB
iCA iBC
C
uBC iC
特点：线电压=相电压 U l U p
返回
各电流的计算
相电流
IAB
U AB Z AB
IBC
U BC Z BC
ICA
U CA Z CA
A
uCA
B
iA
uAB
iAB
iB
iCA
ZABZBCZCA
C
uBC iC
iBC
两组对称三相负载: 一组三角形联接 Z 36.337o
另一组星形联接 RY 10 。
试求: (1) 各组负载的相电流; (2) 电路线电流；
IA
(3) 三相有功功率。
A
B
C
IAB
I AΔ
I AY
RY
Z
返回
解： 设线电压
UAB 3800o V
则
UA 220 30o V
（1）由于三相负载对称，计算一相即可
C
B
u B iB u C iC
ZA
N' Z B
ZC
三相电路 中的电流
相电流----每相负载中的电流 I P
线电流----每根相线中的电流 Il
Байду номын сангаас返回
星形接法特点
iA
A
相电流=线电流
N
IA IAN B IB IBN C
iN
iAN
N'
iB iC
iCN
iBN
IC ICN
IN : 零线电流
Ip Il
4.3 负载三角形联接的三相电路
A
uCA
B
iA
uAB
iAB
iB
iCA iBC
C
uBC iC
特点：线电压=相电压 U l U p
返回
各电流的计算
相电流
IAB
U AB Z AB
IBC
U BC Z BC
ICA
U CA Z CA
A
uCA
B
iA
uAB
iAB
iB
iCA
ZABZBCZCA
C
uBC iC
iBC
两组对称三相负载: 一组三角形联接 Z 36.337o
另一组星形联接 RY 10 。
试求: (1) 各组负载的相电流; (2) 电路线电流；
IA
(3) 三相有功功率。
A
B
C
IAB
I AΔ
I AY
RY
Z
返回
解： 设线电压
UAB 3800o V
则
UA 220 30o V
（1）由于三相负载对称，计算一相即可
C
B
u B iB u C iC
ZA
N' Z B
ZC
三相电路 中的电流
相电流----每相负载中的电流 I P
线电流----每根相线中的电流 Il
Байду номын сангаас返回
星形接法特点
iA
A
相电流=线电流
N
IA IAN B IB IBN C
iN
iAN
N'
iB iC
iCN
iBN
IC ICN
IN : 零线电流
Ip Il
电力电子技术-三相交流调压电路
电力电子技术 第39讲
6 交流－交流变换器（2）
交流－交流变换器(2)
本讲是 第6章 交流－交流变换器 的第2讲，上1讲的主要内容是：
6.1 交流调压电路 6.1.1 单相交流调压电路
本讲学习： 6.1.2 三相交流调压电路
6.2 其它交流电力控制电路
交流－交流变换器(2)
6.1.2 三相交流调压电路
与交流调功电路的区别
并不控制电路的平均输出功率。 通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接通和断开。 控制频度通常比交流调功电路低得多。
交流－交流变换器(2)
晶闸管投切电容（Thyristor Switched－Capacitor——TSC）
作用
对无功功率控制，可提高功 率因数，稳定电网电压，改 善供电质量。
典型用例——晶闸管控制电抗器 （Thyristor Controlled Reactor—TCR）
α 移相范围为90°~ 180°。 控制α 角可连续调节流过电抗
器的电流，从而调节无功功率。
晶闸管控制电抗器(TCR)电路
配以固定电容器，就可在从容性到感性的范围内连续调节无功功 率，称为静止无功补偿装置(Static Var Campensator—SVC），用来 对无功功率进行动态补偿，以补偿电压波动或闪变。
问题：三相中3倍次谐波同相位， 全部流过零线。零线有很大3倍次
谐波电流。 α= 90°时，零线电
流甚至和各相电流的有效值接近 。
三相交流调压电路 a) 星形联结
交流－交流变换器(2)
三相三线，主要分析阻负载时的情况
任一相导通须和另一相构成回 路。 电流通路中至少有两个晶闸管， 应采用双脉冲或宽脉冲触发。 触发脉冲顺序和三相桥式全控整 流电路一样，为VT1~ VT6,依次相 差60°。
6 交流－交流变换器（2）
交流－交流变换器(2)
本讲是 第6章 交流－交流变换器 的第2讲，上1讲的主要内容是：
6.1 交流调压电路 6.1.1 单相交流调压电路
本讲学习： 6.1.2 三相交流调压电路
6.2 其它交流电力控制电路
交流－交流变换器(2)
6.1.2 三相交流调压电路
与交流调功电路的区别
并不控制电路的平均输出功率。 通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接通和断开。 控制频度通常比交流调功电路低得多。
交流－交流变换器(2)
晶闸管投切电容（Thyristor Switched－Capacitor——TSC）
作用
对无功功率控制，可提高功 率因数，稳定电网电压，改 善供电质量。
典型用例——晶闸管控制电抗器 （Thyristor Controlled Reactor—TCR）
α 移相范围为90°~ 180°。 控制α 角可连续调节流过电抗
器的电流，从而调节无功功率。
晶闸管控制电抗器(TCR)电路
配以固定电容器，就可在从容性到感性的范围内连续调节无功功 率，称为静止无功补偿装置(Static Var Campensator—SVC），用来 对无功功率进行动态补偿，以补偿电压波动或闪变。
问题：三相中3倍次谐波同相位， 全部流过零线。零线有很大3倍次
谐波电流。 α= 90°时，零线电
流甚至和各相电流的有效值接近 。
三相交流调压电路 a) 星形联结
交流－交流变换器(2)
三相三线，主要分析阻负载时的情况
任一相导通须和另一相构成回 路。 电流通路中至少有两个晶闸管， 应采用双脉冲或宽脉冲触发。 触发脉冲顺序和三相桥式全控整 流电路一样，为VT1~ VT6,依次相 差60°。
三相交流电路课件
iA
A N
iN
Z ia
N
C B
iC Z
iB
ic
Z
ib
IN : 中线电流
IN Ia Ib Ic
* 线电压=相电压 3 , 线电压领先于相电压30°。
A
U AB
U CA U BC
U A
Z
N
U C
Z
U B C
Z
B
U AB
3U A30 UCA
U C
30
则：
Ia
U A Z
IA
据此可直接得出另两相电流：
U C
IB
IC
U A
IA
Ib IB Ia 120 Ic IC Ia 240
U B
IO IA IB IC 0 （中线电流为0）
（3）负载对称，只要求电流、电压大小时，仅算一相
一组
...
联,然后分别接
N
至各相电压上。
二组
设电源电压为：
B
Ul
UP
380 220
V
C
三组
每组灯的数量可以不等，但每盏灯上都可 得到额定的工作电压220V。
照明电路的一般画法
A B C
N
零线上不能加 刀闸和保险
...
一 层
...
...
二
三
层
层
讨论 照明电路能否采用三相三线制
供电方式？
不加零线 会不会出 现问题?
定子中放三个相同线圈：
A•
S
Z
AX
Y•
•
BY
CZ 首端 末端
C
B
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R
VT2
W
u(i) 0
uU iU
t
5-16 8
3.晶闸管接于Y形负载中性点的三 相交流调压电路
对触发脉冲电路的要求：
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 应保持触发脉冲与电源电压同步。
7
3.晶闸管接于Y形负载中性点的三 相交流调压电路
要求负载是三个分得开的单元，用三角形连接的三个晶闸管来代替Y型联结负载的中性点。 该电路使用原件少，触发线路简单，但输出电流波形正负半周不对称，对电源干扰较大。输 出电流波形正负半周不对称，但面积是相等的，所以没有直流分量。
U
R
iU
R V
VT1 VT3
2π t
每个晶闸管导通120º ；每个区 间由两个晶闸管构成回路。
ug (b)
12
34 5 61
0
VT1
t
VT2
(c)
VT3 VT4
VT5
VT6
uRU
uu
(d) 0
uRU
t
VT1 U
VT3 VT4 V
VT5 VT6 W
VT2
RU RV
RW
RUV RVW
13
u
uu
uv
(a) 0
t1 t 2 π
4.控制角α=90º
uRU
uu
(d) 0
uRU
t
3-13
每个晶闸管触发后通30º，断30º， 再触发导通30º；各区间要么由两个 管子导通构成回路，要么没有管子 导通。
VT1 U
VT3 VT4 V
VT5 VT6 W
VT2
RU RV
RW
15
6.控制角α=150º
α>150º以后，负载上没有交流电压输出。当
Ug1触发VT1时，尽管VT6的触发脉冲仍存在， 但由于uU<uV，即VT1、VT6承受反向电压， 不可能导通，因此输出电压为零。
VT1 U
VT3 VT4 V
VT5 VT6 W
VT2
RU RV
RW
RUV R
RVW
16
4.3.2三相调压电路在电感 性负载时的工作情况
三相调压电路在电感 性负载时的工作情况 • 三相交流调压电路在电感性负载下的情况要比单相电路复杂得多，很难用数学表达式 进行描述 • 从实验可知，当三相交流调压电路带电感性负载时，同样要求触发脉冲为宽脉冲，而 脉冲移相范围为：φ≤α≤150º 。随着α增大则输出电压减小。
VT2 iW iN
VT1
4
RU
U
1
VT26
RV
V
3
W
VT3
2
RW
5
N
5-14
5
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
U
4
RU
1
VT26
RV
V
3
W
VT3
2
RW
5
N
每相负载电流为正负5对-14称的缺角正弦波， 它包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 为单相3次谐波电流的三倍，数值较大， 这种电路的应用有一定的局限性。
• 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。
VT1 U
VT3 VT4 V
VT5 VT6 W
VT2
RU RV
RW
11
2.控制角α=30º
u
uu
uv
uw
(a) 0 π/3 π
2π t
ug (b)
12
34 5 61
0
VT1
t
VT2
(c)
VT3 VT4
VT5
目录
Contents
01 知识点引入 02 知识点1：双向晶闸管 03 知识点2：单相交流调压电路 04 知识点3：三相交流调压电路 05 扩展知识点1：晶闸管交流开关交流调功器 06 扩展知识点2：交-交直接变频电路
04
4.4 知识点3：三相 交流调压电路
4.3.1几种三相交流调压电路
1.负载Y形连接带中性线的三相 交流调压电路
18
谢谢
9
4.3.2三相调压电路在纯电阻 性负载时的工作情况
1.控制角α=0º
把相电压过零点定为的起点
u
uu
uv
uw
(a) 0
t
ug 1 2 3 4 5 6 (b)
0 VT1 VT2 (c) VT3 VT4 VT5 VT6
uRU
(d) 0
t t
• 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。
6
2.晶闸管与负载连接成内三角形 的三相交流调压电路
U
R
VT2
VT4
VT5 R
VT1 VT3
V
R
W
VT6
5-15 •电路优点：因晶闸管串接在三角形内部，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。
VT6
uRU
uu
(d) 0
uRU
t
• 各相电压过零30º后触发相应晶 闸管。
• 特点：每管持续导通150º ；有 的区间由两个晶闸管同时导通， 也有的区间三个晶闸管同时导通。
VT1 U
VT3 VT4 V
VT5 VT6 W
VT2
RU RV
RW
12
u
uu
uv
(a) 0 π/3 π
3.控制角α=60º
uw
0
VT1
t
VT2
(c) VT3
VT4
VT5 VT6
VT1
uRU
U
uu
(d) 0
VT3 VT4
RU
RV
uRU
t
V
VT5 VT6
RW
R
W
VT2
14
5.控制角α=120º
u
uu
uv
uw
(a) 0
t1
π
π/3
t2
2π
t
ug 5 6 1 2 3 4 5 (b)
0
VT1
t
VT2
(c) VT3
VT4
VT5
VT6
三相晶闸管交流调压器主电路有几种不同的接线形式，对于不同接线方式 的电路而言，其工作过程也不同。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。
VT1 U
VT3 V
VT5 W
N
RU
VT4 iU
RV
VT6 iV RW
uw
2π
t
u
uu
uv
uw
• 每个晶闸管通120º，各区间有两
(a) 个0 管子3导/ π通。 π
2π
t
ug (b)
0
VT1 VT2 (c) VT3 VT4 VT5 VT6
(d)
VT1 VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
（e）u RU
0
61
2345
uu u RU
t t
ug 6 1 2 3 4 5 6 (b)