交流电力控制电路
交流-交流变换电路
• 过载能力强 • 效率高输出波形好 • 但输出频率低 • 使用功率器件多 • 输入无功功率大
• 高次谐波对电网影响 大
• 结构简单 • 输出频率变化范围大 • 功率因数高 • 谐波易于消除
• 可使用各种新型大功 率器件
变频器
卢先胜 2009.1.1
变频器是： • 将商用交流电源通过整流回路变换成直流， • 将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电， • 利用交流三相异步电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变
图7-4 过零触发调节周波电压的波形
调功器的输出功率
P
nT TC
Pn
调功器输出电压有效值 U
nT TC U n
设定周期Tc内导通的周波数为n，每个周
波的周期为T
22
2、交流电力电子开关
把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关 ，起接通和断开电路的作用。
■优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通 断。
三相交流调压电路与三相负载之间有多种联 接方式，其中以三相Y接调压方式最为普遍。
Y0型
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
5
N
图54-1-47
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。
交流电力控制电路
晶闸管与负载连接成内三 角形的三相交流调压电路
• 无论是电阻性负载还是电感性负载， 每一相都可当作单相交流调压电路来 分析，单相交流调压电路的方法和结 果都可沿用，注意把单相相电压改成 线电压即可。
常见三相交流调压器
12.3 交流电力控制电路
12.3.1 交流调功电路
1. 过零触发的概念
• 前述可控整流和有源逆变电路都采用移相 触发控制，这种触发方式使得电路输出为 缺角的正弦波，包含大量的高次谐波。为 了弥补这种不足，可采用过零触发或称零 触发。过零触发是指在正弦交流电压过零 时，触发晶闸管，使晶闸管或者处于全导 通或者处于全阻断，使负载得到完整的正 弦波。
用三对反并联晶闸管连接
成三相三线交流调压电路
• 首先要确定电路中门极起始控制点，把图中的 晶闸管换成二极管可看出，在电阻负载时，从 相电压过零时刻开始，相应的二极管就导通。 因此，α的点应定在各相电压过零点。
• 晶闸管VT1、VT3、VT5的触发相位依次相差 120°，VT4、VT6、VT2的触发相位依次也相差 120°，同相的两个晶闸管的触发相位相差180°。 这样，自VT1至VT6的触发相位依次相差60°。
θ(゜)
电感性负载
单相交流调压电路以a为参 变量的θ和a关系曲线
0 45 60
75
α(゜)
单相交流调压特点：
1）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一致。 改变控制角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，生成很大直流分量电流，烧毁 熔断器或晶闸管。
3）电感性负载时，最小控制角αmin=φ （阻抗角）。所以α的移相范围为φ ～180°，电阻性负载时移相范围为 0°～180° 。可以把θ与α、φ之间 的关系用左图所示的一簇曲线来表示。 图中以φ为参变量，当φ=0°时，代 表电阻性负载，此时θ=180°- α ； 若φ为某一特定角度，则当α ≤φ时， θ =180°，当α>φ时， θ随着α的增加 而减小。
交流电路工作原理
交流电路工作原理
交流电路是一种用于传输和控制交流电的电路系统。
它由各种电子元件组成，如电阻、电容、电感和电源等。
交流电路的工作原理基于交流电的周期性变化。
交流电是指电流方向和电压大小随时间周期性变化的电流。
它的变化速度由频率来决定，一般以赫兹（Hz）为单位。
交流电的周期性变
化使得电流和电压在正负方向之间不断变换。
交流电路的基本元件是电阻。
电阻的作用是限制电流的流动，通过电阻可以控制电路中的电流和电压。
当交流电通过电阻时，电阻会产生热量，这是因为电阻消耗了一部分电能。
电阻的大小通过欧姆定律来描述，即电阻等于电压与电流的比值。
电容和电感是交流电路中的两种其他重要元件。
电容具有存储电荷的能力，当电容充电时，会存储正电荷；当电容放电时，会释放这些电荷。
电感则具有产生电磁感应的能力，它是由绕在磁性材料上的导线组成的。
当交流电通过电感时，会产生电磁感应现象。
这种感应使得电感在电路中产生电动势，从而引起电流的变化。
交流电路的工作原理可以通过欧姆定律、基尔霍夫定律和电感电容的特性来描述。
通过合理选择和连接这些元件，可以实现交流电的调节、转换和控制。
不同的交流电路可以应用于各种电子设备和系统中，例如放大器、调幅调频电路和通信系统等。
总之，交流电路的工作原理是基于交流电的周期性特性和元件
的相互作用。
通过合理设计和连接元件，可以实现对交流电的控制和利用。
交流电力控制电路
交流电力控制电路引言交流电力控制电路是一种用于控制交流电源的电路，可在各种应用中实现电力的有效控制和调节。
本文将介绍交流电力控制电路的基本原理、主要组成部分和应用示例。
基本原理交流电力控制电路的基本原理涉及两个方面：交流电源和电力控制元件。
交流电源交流电源是交流电力控制电路的输入端，它提供交流电能以供电路使用。
一般来说，交流电源具有固定的电压和频率。
交流电源通常由发电机、变压器和整流电路组成。
发电机将机械能转化为电能，变压器将电能通过电磁感应原理传输和改变电压，而整流电路将交流电转换为直流电。
电力控制元件电力控制元件用于控制和调节交流电流。
常见的电力控制元件包括电阻、电容、电感和功率半导体器件，如晶闸管、可控硅和三极管。
这些元件通过改变电路中的电阻、电容和电感来调节电流和电压的大小和波形。
功率半导体器件则能够在高功率和高频率下实现交流电力的精细控制。
主要组成部分交流电力控制电路由以下主要组成部分构成：控制电路控制电路是交流电力控制电路的核心部分，它控制电力控制元件的操作和工作状态。
控制电路通常由逻辑电路和信号处理电路组成。
逻辑电路用于决策和控制电力控制元件的开关状态，信号处理电路则用于处理和转换输入输出的信号。
电力控制元件电力控制元件是交流电力控制电路的关键组成部分，它们负责调节和控制交流电的大小和波形。
电阻、电容和电感用于调节电路的阻抗，从而影响电流和电压的大小。
功率半导体器件则能够实现高功率和高频率的控制。
保护电路保护电路用于保护交流电力控制电路和相关设备的安全性。
它能够检测电路中的异常情况，如过流、过压和短路，然后采取相应的措施，如切断电源或降低电流。
交流电力控制电路广泛应用于许多领域，如电力系统、工业自动化、家庭电器和交通运输等。
以下是一些应用示例：电力系统在电力系统中，交流电力控制电路用于调节电源的输出电压和频率，以满足不同负载条件下的电力需求。
它还能够实现电力系统的保护和故障检测。
工业自动化在工业自动化中，交流电力控制电路用于控制和调节工业设备的电源和动力系统。
电路课件三相交流电路
无功功率
表示电路与电源之间交换 的功率，计算公式为 Q=UIsinφ。
视在功率
表示电路的总功率，计算 公式为S=UI。
03 三相交流电路的负载
星形连接的负载
总结词
星形连接是一种常见的三相交流电路的负载连接方式，具有对称性和平衡性。
详细描述
星形连接的负载将三个单相负载（如灯泡、加热器等）的一端连接在一起，另一 端分别接到三相电源的三个相线上。由于三个单相负载的阻抗和电流不同，它们 各自分配到的电压和电流也不同，但整体上保持对称和平衡。
稳定性பைடு நூலகம்
三相交流电的频率恒定，一般为50Hz 或60Hz，保证了电力系统的稳定运行 。
三相交流电的应用
工业用电
三相交流电广泛应用于工业生产 中，如电动机控制、加热设备等
。
家庭用电
家庭中的单相用电主要源自三相交 流电的分配，如照明、家电等。
电力系统
三相交流电是现代电力系统的基础 ，保障了整个电力网络的稳定运行 。
04 三相交流电路的变压器
变压器的结构与工作原理
变压器的基本结构
变压器由两个或多个绕组构成， 一个为初级绕组，另一个为次级 绕组，它们被一个共同的铁芯所
环绕。
工作原理
变压器通过电磁感应原理，将初 级绕组中的电能传递到次级绕组
中，实现电压和电流的变换。
变压器的种类
变压器有多种类型，如电力变压 器、音频变压器、中频变压器等
线圈和磁铁
发电机内部有若干线圈和 磁铁，当线圈旋转时，磁 通量发生变化，从而产生 三相交流电。
相位差
三相交流电的相位互差 120度，确保了三相交流 电的平衡和稳定性。
三相交流电的特点
平衡性
合肥工业大学--电力电子技术--精品课程
图4-6 电阻负载单相交流调压电路 基波和谐波电流含量
0
60
120 180
触发延迟角α/( °)
合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组
12.1.1 单相交流调压电路
阻感负载的情况
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
合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组
12.1.1 单相交流调压电路
利用边界条件：ωt = α +θ时io =0,可求得θ：
sin( α + θ − ϕ ) = sin( α − ϕ ) e
180
0 9° 9° ϕ= ° ° 75 75 ° 60 ° ° 45 45 ° ° 30 ° 30 ° 15 15° 0
λ=
P Uo I o Uo = = = S U1 I o U1 1 π −α sin 2α + 2π π
(4-4)
合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组
12.1.1 单相交流调压电路
• 的关系: 输出电压与α的关系
移相范围为0≤ α ≤π。 α =0时，输出电压为最 大， Uo=U1。随α的增大，Uo降低， α =π时， Uo =0。
(n=3,5,7,…)
bn =
基波和各次谐波有效值
Uon = 1 2
2 2 an + bn
(n=1,3,5,7,…)
(4-13)
•
负载电流基波和各次谐波有效值
I on = Uon / R
(4-14 )
交流电力控制电路
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的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。
Ø交流电力控制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。
一、交流电力控制电路 引言二、交流调压电路Ø 交流调压电路采用两单向晶闸管反并联（图1(a)）或双向晶闸（图1（b）），实现对交流电正、负半周的对称控制，达到方便调节输出交流电压大小的目的。
图1 交流调压电路Ø 交流调压电路一般有三种控制方式，其原理如图2所示。
图2 交流调压电路控制方式（1）通断控制通断控制是在交流电压过零时刻导通或关断晶闸管，使负载电路与交流电源接通几个周波，然后再断开几个周波，通过改变导通周波数与关断周波数的比值，实现调节交流电压大小的目的。
通断控制时输出电压波形基本正弦，无低次谐波，但由于输出电压时有时无，电压调节不连续，会分解出非整数倍频率谐波。
如用于异步电机调压调速，会因电机经常处于重合闸过程而出现大电流冲击，因此很少采用。
一般用于电炉调温等交流功率调节的场合。
（2）相位控制与可控整流的移相触发控制相似，在交流的正半周时触发导通正向晶闸管、负半周时触发导通反向晶闸管，且保持两晶闸管的移相角相同，以保证向负载输出正、负半周对称的交流电压波形。
相位控制方法简单，能连续调节输出电压大小。
但输出电压波形非正弦，含有丰富的低次谐波，在异步电机调压调速应用中会引起附加谐波损耗，产生脉动转矩等。
（3）斩波控制斩波控制利用脉宽调制技术将交流电压波形分割成脉冲列，改变脉冲的占空比即可调节输出电压大小交流调功电路利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断，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。
交流电力控制电路和交交
交流电力控制电路和交交概述交流电力控制电路是用于控制交流电的流动和供给的电路系统。
它是电力系统中一个重要的组成部分，承担着保证电力供应稳定和安全运行的重要任务。
本文将介绍交流电力控制电路的原理、常用的控制电路以及其应用领域。
交流电力控制电路原理交流电力控制电路的原理基于交流电的特性和控制原理。
交流电是按照一定频率周期性变化的电流和电压，因此控制交流电的流动和供给就需要对电流和电压进行调节和控制。
通常使用的交流电力控制电路有以下几种原理：1. 直接控制原理直接控制原理是通过直接改变电路中的元件参数来实现对交流电的控制。
例如，通过改变电阻、电容或电感的值来调节电流和电压的大小。
这种原理通常适用于简单的交流电控制场景，但对于复杂的电力系统来说，直接控制原理的灵活性和精度有限。
2. 斩波控制原理斩波控制原理是通过控制开关元件的导通和断开来实现对交流电的控制。
例如，使用可控硅器件（如晶闸管）进行斩波控制，通过改变开关的导通角度和导通时间来调节电流和电压的大小。
斩波控制原理具有精度高、控制范围广的特点，适用于复杂的交流电力控制场景。
常用的交流电力控制电路1. 调压电路调压电路是用于调节交流电压的电路。
它通常使用可控硅器件作为开关元件，通过控制开关的导通角度和导通时间来调节交流电的电压大小。
调压电路被广泛应用于家用电器、工业电力设备等领域，用于调整电压以适应不同的工作需求。
2. 调频电路调频电路是用于调节交流电频率的电路。
它通常使用可控电感器件作为开关元件，通过改变开关的导通频率和导通时间来调节交流电的频率大小。
调频电路被广泛应用于电力通信设备、无线电广播等领域，用于调整频率以满足不同的通信需求。
3. 调相电路调相电路是用于调节交流电相位的电路。
它通常使用可控电容器件作为开关元件，通过改变开关的导通角度和导通时间来调节交流电的相位。
调相电路被广泛应用于力量控制系统、光学测量设备等领域，用于调整相位以满足不同的控制需求。
第5讲 ACAC电路
Z 2U 1
=0
/(° )
120
160 180
单相交流调压电路为参变量时I VTN和关系曲线
第六讲 交流-交流变换电路 11
相控式单相交流调压电路
阻感负载
窄脉冲触发（0<< 时） VT1持续导通时，VT2不通; VT1关断 后，ug2消失，VT2仍不通。 输出电压不对称，含直流分量 宽脉冲触发（0<< 时） 实际上VT1，VT2均导通180，u为完 整的正弦波，只要α< φ ，u不受α影 响，失控。
d( t )
2
U1 2 Z
sin cos(2 ) cos
第六讲 交流-交流变换电路 10
相控式单相交流调压电路
负载电流有效值: I 0 2 IVT
IVT的标么值: IVTN IVT
0.5 0.4 IVTN 0.3 0.2 0.1 0 40 80
零线
17
三相交流调压电路
星形(Y)联结电路: 三相三线—将三相四线中的零线去掉 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° 相电压过零点定为的起点， 角移相范 围是0~150°
Z R 2 L
2
式中
,θ为晶闸管导通角
tg
利用边界条件：ωt = a +θ时io =0,可求得θ：
sin( ) sin( )e
VT2导通时，上述关系完同，只是io极性相反，相位差180°
第六讲 交流-交流变换电路 8
相控式单相交流调压电路
第四章交流电力控制电路
电力电子技术
4-14
4.2.1 交流调功电路
交流调功电路与交流调压电路的异同比较
相同点 电路形式完全相同 完全相同 不同点 控制方式不同 不同
交流调压电路在每个电源周期 周期都对输出电压波形 周期 进行控制。 交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期, 在断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负 载所消耗的平均功率。
且畸变，λ降低。
α =0时，功率因数λ =1，
ωt
u
O
VT
ωt
O
ωt
图4-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形
电力电子技术
4-4
4.1.1 单相交流调压电路
2) 阻感负载
负载阻抗角： ϕ = arctan(ωL / 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ϕ ，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。
电力电子技术
图4-15 TSC基本原理图 a) 基本单元单相简图 b) 分组投切单相简图
4-19
4.2.2 交流电力电子开关
晶闸管的投切
选择晶闸管投入时刻的原则： 该时刻交流电源电压和电容 器预充电电压相等，这样电 容器电压不会产生跃变，就 不会产生冲击电流。 理想情况下，希望电容器预 充电电压为电源电压峰值， 这时电源电压的变化率为零， 电容投入过程不但没有冲击 电流，电流也没有阶跃变化。
电力电子技术
4-17
4.2.2 交流电力电子开关
优点 响应速度快，无触点，寿命长，可频繁控制通断。 概念 把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电 路中的机械开关，起接通和断开电路的作用。 与交流调功电路的区别 区别
交流电力控制电路的概念
交流电力控制电路的概念好嘞，今天咱们聊聊交流电力控制电路。
这可是个有趣的话题哦，想象一下，咱们生活中的电器，像冰箱、空调、电视，统统都离不开它们的“幕后英雄”。
没错，就是交流电。
交流电和咱们平常说的直流电有点不同。
直流电像个老实巴交的好孩子，一直乖乖地往一个方向走。
交流电就像个调皮的小子，时而往左，时而往右，来回折腾。
不过呢，这个小子也有它的用处，尤其是在电力传输和电器控制上。
电力控制电路就像是一个指挥家，调动着每一个音符，确保电器们能够正常工作。
你想啊，如果没有这个控制电路，冰箱可能就会一直开着，食物都变成冰雕了；空调要是一直在全力运转，咱们的钱包恐怕就得哭了。
不过，有了电力控制电路，这些问题统统不在话下。
它们负责监控电流的流动，调节电器的开关，真是妙不可言。
电力控制电路的组成可真是不简单，里面有各种各样的元件。
首先是继电器，像个忠实的守卫，听到电流的信号就立刻行动，开关电器。
想象一下，它就像个穿着盔甲的骑士，听到号角一响，立马冲出保护城堡。
接下来是接触器，跟继电器有点相似，但力量更大一些。
它负责连接和切断大电流，简直就是电力界的“力士”。
还有调压器，这小子可不得了。
它可以根据需要调整电压，让电器始终保持在一个最佳状态。
就像调音师，把音乐调到最和谐的分贝，真是个好帮手。
有了这些小伙伴，电力控制电路就像一个精密的机器，运转起来顺畅无比。
要是其中哪个零件出了问题，嘿，那可就麻烦了，电器们可能就得罢工。
你看，交流电力控制电路不仅仅是个技术活，更是艺术。
它的运作就像一场无声的舞蹈，每个元件都在为这场表演而努力。
那些小电流们就像小精灵，听从指挥，游走在电路之间，完成各种任务。
每当我们按下开关，看着电器开始运作，那种成就感就像是看到孩子成功走出第一步，真是让人开心。
再说说智能电力控制，这可是个新鲜玩意儿。
如今，咱们的家里越来越多智能设备，电力控制电路也跟着“升级打怪”。
通过手机就能远程控制电器，想想都觉得酷。
第4章交流电力控制电路和交交变频电路(ACAC变换)
只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，不改变频率的电路
改变频率的电路
变频电路
交交变频电路 交直交变频电路
大多不改变相数，也有改变相数的
2
交交变频电路
直接变频电路
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
交直交变频电路
间接变频电路
先将交流整流成直流，再把直流逆变成另一种频率或可变频率的交流
(4-10)
14
IVTN
0.5
0.4 j= 0
0.3
0.2
设晶闸管电流IVT的标么值为
Z IVTN IVT
2U1
(4-11)
0.1 IVT和a的关系曲线如图4-4
0 40 80 120 160180
a /(°)
图4-4 单相交流调压电路a为参变量时IVTN和a关系曲线
15
/(°)
180
u1
VT1
25
电流中含有很多谐波，进行傅里叶分析可知，其中电流谐波次数
为6k±1(k=1，2，3，…)。
和三相桥式全控整流电路交流侧电流所含谐波的次数完全相同。 谐波次数越低，含量越大。 和单相交流调压电路相比，没有3的整数倍次谐波，因三相对称
交流调压电路 交流调功电路
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
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
不调节输出平均功率，只接通或断开电路， 串入电路的晶闸管
6
4.1 交流调压电路
4.1.1 单相交流调压电路 4.1.2 三相交流调压电路
VD1 V1 i1
u1
V2 VD2
AC与AC变换电路
12.1.2 三相相位控制的交流调压电路
1、Y连接三相交流调压电路
（3）负载电压波形 首先介绍波形分析中的波形绘制方法，好的波形绘制方法有助于电 路的波形分析。 ①先画出三相电源电压波形，由于晶闸管VT1，VT3，VT5的共阳极 与三相电源 相连，故在对应的该相电源正半周有可能导通，因此分别在 图12.10（a）中标明晶闸管与三相电源的对应关系。同理，VT4，VT6， VT2分别与三相电源 负半周对应。 ②按触发信号的相位条件和脉冲宽度条件画出触发脉冲波形，如图 12.10（b）所示。晶闸管的导通区间与电路工作状态有关。 ③由于某相负载电压只有三种情况，故画出与该相负载对应的相电 压、线电压波形。如图12.10（c）所示，为分析a相负载电压波形时，画 出 波形轮廓线。 ④这样按区间，根据触发信号、晶闸管导通情况，在 波形轮廓线上 直接描绘出负载电压波形，如图12.10（d）所示。
12.1.2 三相相位控制的交流调压电路
1、Y连接三相交流调压电路
（1）若使电路正常 工作，触发信号应 当满足的要求
②脉宽条件 Y连接时的三相中 至少要有两相导通， 才能构成电流通路， 因此单窄脉冲是无法 启动三相交流调压电 路的。为了保证起始 工作电流的流通，并 在控制角较大、电流 不连续的情况下仍能 按要求使电流流通，触发信号应采用大于600的宽脉冲（或脉冲列)，或 者采用间隔为600的双窄脉冲。
AC/AC变换电路
12.1 交流调压电路 12.2 交流电力控制电路 12.3 交-交变频电路 12.4 矩阵变频电路
AC/AC变换是一种将交流电能幅值或频率直接加以转换 的交流----交流电力变换技术。
只改变交流电压大小或仅对电路实现通断而不改变频率 的控制，称为交流调压 交流调功，也称交流开关控制。交流 开关控制技术广泛应用于交流电动机的调压调速、降压启动、 调温、调光以及电气设备的交流无触点开关等。
七章节交流电力控制电路
9
二、电感性负载
图7-11 单相交流调压 电感负载电路及波形
10
二、电感性负载
１、α＞φ 由图a可见，α＞φ,θ＜180°，正负半波电流
断续。α愈大，θ愈小。即α旳移相在（180°φ）范围内，能够得到连续可调旳交流电压。 ２、α=φ 由图b可见，当α=φ时,θ=180°，即正负半
若变化α1、α２出现旳时刻与间隔，就可
变化输出电压旳大小和输出与输入之间 旳相差。当要求输出电压有效值一定时，
α1和α２有多种取值，取值不同，输出与
输入旳相位就不同，所以把图7-14 a旳 交流电压控制器称之为相位控制器。
16
第四节 三相交流调压电路
根据三相联结形式旳不同，三相交流调压电路具有多种 形式
周电流临界连续。相当于晶闸管失去控制。
11
二、电感性负载
３、α＜φ 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。
采用宽脉冲或脉冲列触发。这么虽然α＜ φ，则在刚开始触发晶闸管旳几种周波
内，两管旳电流波形还是不对称旳。但 经几周波后，负载电流即成为对称连续
旳正弦波，电流滞后电压φ角。
18
三相交流调压电路性能比较
电路 晶闸管 晶闸管 工作电压 工作电流 （峰值） （峰值）
移相范围
线路性能特点
2
U 3
l
见图
7-16 2U l
2U l
见图 2U l
7-17
可视为三个单相电路
旳组合;输出电压电流
0.45Il
0°～180°
波形对称;中线电流具
有谐波电流;合用于中
小容量可接中线场合.
电力电子技术课件(王兆安)——第六章+交流控制电路和交交变频电路
5
Single-phase AC voltage controller
电阻负载Resistive load 电路结构：两个晶闸管可
用一双向可控硅代替
0 时刻为电源电压过 u
零时刻 在交流电源的正负半周， 分别控制两个晶闸管开通， 正负半周触发角相等
负载电压波形是电源电压 波形的一部分
6
Single-phase AC voltage controller
谐波分析Harmonic analysis
电阻负载Resistive load
由于波形正负半波对称，所以不
含直流分量和偶次谐波
uo (wt) (an cosnw t bn sin nw t) n 1, 3,5,
基波和各次谐波有效值
Uon
1 2
an2 bn2
负载电流基波和各次谐波有效值
20
三相交流相四线
三相四线
基本原理：相当于三个单相 交流调压电路的组合，三相 互相错开120°工作。基波 和3倍次以外的谐波在三相 之间流动，不流过零线
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。 =90°时，零线电流甚至和 各相电流的有效值接近，在 选择线径和变压器时一定要 注意
电阻负载Resistive load 移相范围(The phase
shift range)为
0 u
负载电压有效值RMS value of output voltage
负载电流有效值RMS value of output current
7
Single-phase AC voltage controller
0°≤ a <60°：三管导通与两管导通交替，每管导 通180°－a
电力电子技术第四版课后题答案第四章
7．交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？
答：交交变频电路的主要特点是：
只用一次变流，效率较高；可方便实现四象限工作；低频输出时的特性接近正弦波。
矩阵式交交变频电路的主要缺点是：所用的开关器件为18个，电路结构较复杂，成本较高，控制方法还不算成熟；输出输入最大电压比只有0.866，用于交流电机调速时输出电压偏低。
因为矩阵式变频电路有十分良好的电气性能，使输出电压和输入电流均为正弦波，输入功率因数为1，且能量双向流动，可实现四象限运行；其次，和目前广泛应用的交直交变频电路相比，虽然多用了6个开关器件，却省去直流侧大电容，使体积减少，且容易实现集成化和功率模块化。随着当前器件制造技术的飞速进步和计算机技术的日新月异，矩阵式变频电路将有很好的发展前景。
第4章 交流电力控制电路和
交交变频电路
1. 一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在α=0时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%，50%时的开通角α。
解：α=0时的输出电压最大，为
此时负载电流最大，为
因此最大输出功率为
输出功率为最大输出功率的80%时，有：
8 三相交交变频电路有那两种接线方式？它们有什么区别？
答：三相交交变频电路有公共交流母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。
两种方式的主要区别在于：
公共交流母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必须隔离。为此，交流电动机三个绕组必须拆开，共引出六根线。
第6章 交流电力控制电路
第6章 交流电力控制电路1.关于单相交流调压电路带电阻性负载，以下叙述正确的是：A.为保证输出无直流成份，要求输出给负载的电压波形o u 正负半周对称，平均值为零；B.两只晶闸管都是在电源电压1u 过零时关断，并且一只晶闸管导通时的通态压降，对另一只晶闸管为反向偏压；C.由双向晶闸管组成的单相交流调压电路门极触发脉冲为高频脉冲列，并且在电压1u 过零点之前，应留出一定裕量角提前停止触发脉冲；D.负载电压有效值o U 、电路功率因数λ分别为：παπαπ-+=2sin 211U U o ，παπαπλ-+=2sin 212.关于单相交流调压电路带电感性负载(负载阻抗角()R L /arctan ωϕ=)，以下叙述正确的是：A.只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后，而无法使其超前；B.当ϕα>时，导通角︒<180θ，正负半波电流断续。
α越大，θ越小，波形断续越严重。
但此时交流电压可调；C.当ϕα=时，两只晶闸管的导通角θ均为︒180，电流o i 比电压1u 滞后ϕ角。
晶闸管对交流电压失去控制作用；D.当ϕα<时：若采用宽脉冲触发，输出电压、电流波形与ϕα=时相同，导通角θ恒为︒180，电流o i 比电压1u 滞后ϕ角。
晶闸管对交流电压失去控制作用；若采用窄脉冲触发，因为电感电压作用面积较大，L 被过充电，放电时间延长，使另一个晶闸管无法正常导通。
3.关于单相交流调压电路，以下叙述中不正确的是：A.输出电压可控时负载电压和负载电流均不是正弦波，含有大量谐波；B.能使输出电压可调的正常移相范围：︒=180~ϕα。
输出电流为正负半波断续(︒<180θ)的非正弦波形，α越大，则θ越小，电流波形断续加重；C.当ϕα≤时，若采用宽脉冲或高频脉冲列触发，则作用效果与交流开关完全短路的情况相图 单相交流调压电路同，不具备可控调压作用，1u u o =，o i 为连续正弦波(︒=180θ)；D.在电感性负载下，不能用窄脉冲触发，否则当ϕα<时会发生一只SCR 无法导通现象，输出电流出现很大的直流成份，会烧毁晶闸管和交流负载。
电力电子技术课件第6章交流交流变流电路
图6-10 不同角时负载相电压波形 a)=30° b)=60°
16
6.1.2 三相交流调压电路
√90°≤<150°范围内，电路处于两个晶
闸管导通与无晶闸管导通的交替状态，每个
晶闸管导通角度为300°-2，而且这个导通
☞uo由若干段电源电压拼接而成， 在uo的一个周期内，包含的电源电 压段数越多，其波形就越接近正弦 波。
25
6.3.1 单相交交变频电路
图6-14 理想化交交变频电 路的整流和逆变工作状态
■整流与逆变工作状态 ◆以阻感负载为例，把电路等效成图6-
14a，二极管体现了交流电流的单方向性。
◆设负载阻抗角为，则输出电流滞后 输出电压角，两组变流电路采取无环流
Pin 29370.697
U1Io 22019 .16
12
6.1.1 单相交流调压电路
■斩控式交流调压电路
VD1 V1 i1
◆工作原理
u1
☞用V1，V2进行斩波控制，用V3，V4给
V2 VD2
V3
VD4
R
uo
VD3 V4 L
负载电流提供续流通道。
图6-7 斩控式图4交-7流调压电路
☞设斩波器件（V1，V2）导通时间为ton，
√ t3~t4阶段：uo和io均为负，反组整 流，输出功率为正。
√ t4~t5阶段：uo反向，io仍为负，反 组逆变，输出功率为负。 ◆结论
☞哪组变流电路工作由io方向决定， 与uo极性无关。
流过零线，3的整数倍次谐波是同相位的，不能在 各相之间流动，全部流过零线。
◆三相三线带电阻负载时的工作原理 ☞任一相导通须和另一相构成回路，因此电流
电力电子技术期末考试试题答案
1.IGBT 的开启电压UGE （th ）随温度升高而略有下降，开关速度小于电力MOSFET 。
2.在如下器件：电力二极管（Power Diode ）、晶闸管（SCR ）、门极可关断晶闸管（GTO ）、电力晶体管（GTR ）、电力场效应管（电力MOSFET ）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）中，属于不可控器件的是电力二极管，属于半控型器件的是晶闸管，属于全控型器件的是GTO GTR 电力MOSFET IGBT ；属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET ，属于双极型器件的有电力二极管 晶闸管 GTO GTR ，属于复合型电力电子器件得有 IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是电力MOSFET ，属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT ，属于电流驱动的是晶闸管、GTO 、GTR 。
3.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_。
阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是__0-180O _ ，其承受的最大正反向2__，续流二极管承受的最大反向电压为2_（设U 2为相电压有效值）。
4.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0-180O ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电222；带阻感负载时，α角移相范围为0-90O ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别22；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。
5.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ =π-α-δ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = π-2δ。
6.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm 2，晶闸管控制角α的最大移相范围是0-150o ，使负载电流连续的条件为o 30≤α(U2为相电压有效值)。
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第6章 交流电力控制电路1.关于单相交流调压电路带电阻性负载,以下叙述正确地是：A.为保证输出无直流成份,要求输出给负载地电压波形o u 正负半周对称,平均值为零；B.两只晶闸管都是在电源电压1u 过零时关断,并且一只晶闸管导通时地通态压降,对另一只晶闸管为反向偏压；C.由双向晶闸管组成地单相交流调压电路门极触发脉冲为高频脉冲列,并且在电压1u 过零点之前,应留出一定裕量角提前停止触发脉冲；D.负载电压有效值o U 、电路功率因数λ分别为：παπαπ-+=2sin 211U U o ,παπαπλ-+=2sin 21 2.关于单相交流调压电路带电感性负载(负载阻抗角()R L /arctan ωϕ=>,以下叙述正确地是：A.只能进行滞后控制,使负载电流更为滞后,而无法使其超前；B.当ϕα>时,导通角︒<180θ,正负半波电流断续.α越大,θ越小,波形断续越严重.但此时交流电压可调；C.当ϕα=时,控制角︒=180θ,正负半周电流处于临界连续状态.两只晶闸管地导通角θ均为︒180,电流o i 比电压1u 滞后ϕ角.晶闸管对交流电压失去控制作用；D.当ϕα<时：若采用宽脉冲触发,输出电压、电流波形与ϕα=时相同,导通角θ恒为︒180,电流o i 比电压1u 滞后ϕ角.晶闸管对交流电压失去控制作用；若采用窄脉冲触发,因为电感电压作用面积较大,L 被过充电,放电时间延长,使另一个晶闸管无法正常导通.3.关于单相交流调压电路,以下叙述中不正确地是：A.输出电压可控时负载电压和负载电流均不是正弦波,含有大量谐波；B.能使输出电压可调地正常移相范围：︒=180~ϕα.输出电流为正负半波断续(︒<180θ>地非正弦波形,α越大,则θ越小,电流波形断续加重；C.当ϕα≤时,若采用宽脉冲或高频脉冲列触发,则作用效果与交流开关完全短路地情况相同,不具备可控调压作用,1u u o =,o i 为连续正弦波(︒=180θ>；D.在电感性负载下,不能用窄脉冲触发,否则当ϕα<时会发生一只SCR 无法导通现象,输出电流出现很大地直流成份,会烧毁晶闸管和交流负载.4.三相交流调压电路如图6-12所示：A.(a>图是星形联接.有中线时,三相地3次整数倍谐波是同相位地,全部流过中线；B.三相三线电阻负载时,应采用双脉冲或宽脉冲触发,并且各晶闸管地触发脉冲满足“三种触发关系”,即5,3,1VT 依次对应于a 、b 、c 三相电源地正半周,开通角α相同,故三相地触发脉冲应依次相差︒120；C.三相三线电阻负载时,每相地正、负半周依次分别由反并联地两只晶闸管触发控制,所以同一相地两个反并联晶闸管触发脉冲应相差︒180；触发顺序也是61~VT VT ,依次相差︒60；D.三相三线电阻负载时,把相电压过零点定为控制角α地起点.三相三线电路中,两相间导通时是靠线电压导通地,而线电压超前相电压︒30,因此α地移相范围是︒︒150~0；5.关于三相对称电阻性负载星形联接时地工作波形,以下叙述中正确地是：A.︒=0α时,与将器件短路时地情况相同.任何时刻均有3个SCR 同时导通,每相各有一只.各相负载地电压波形为完全正弦波,即等于电源相电压波形；B.︒=30α时,三管导通与两管导通情况交替出现,每只管导通角度为(α-︒180>,即每到半周过零时关断；C.︒=60α时,任何时刻总是仅有两只晶闸管同时导通,每只管地导通角为︒120；D.︒=90α时,任何时刻总是有两只晶闸管同时导通,此外触发脉冲保持时间需要延续至少︒30；E.︒<<︒12090α时,电路处于2个晶闸管导通与无晶闸管导通地交替状态,每个晶闸管导通角度为α2300-︒,而且这个导通角度被分割为不连续地两部分,在半周波内形成两个断续地波头,各占α-︒150；F.和三相桥式全控整流电路相同,输出电压波形中含,...)3,2,1(16=+k k 次谐波,而且也是谐波地次数越低,其含量越大.没有3地整倍次谐波；G.在阻感负载情况下,与单相阻感负载时地情况相类似,在ϕα<时,负载电流最大且为正弦波,相当于晶闸管全部被短接时地情况.只有在︒=150~ϕα移相范围内,电路才具有交流调压作用.6.关于交流-交流变流电路,以下叙述中正确地是：A. 交流-交流变流电路是把一种形式地交流变成另一种形式地交流地电路,变流时可以改变相关地电压、电流、频率和相数等；B.交流-交流变流电路可以分为直接方式和间接方式两种；C.只改变电压、电流或对电路地通断进行控制,而不改变频率地电路称为交流电力控制电路；D.改变频率地电路称变频电路.7.关于交流-交流变流电路,以下叙述中正确地是：A.在每半个周波内通过对晶闸管开通相位地控制,可以调节输出电压地有效值,这种电路称为交流调压电路；B.以交流电地周期为单位控制晶闸管地通断,改变通态周期数和断态周期数图 三相交流调压电路地比,可以调节输出功率地平均值,这种电路称为交流调功电路；C.如果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,则称串入电路中地晶闸管为交流电力电子开关；D.交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机地软启动,也用于异步电动机调速,在电力系统中,这种电路还常用于对无功功率地连续调节.8.单相交流调压电路如图所示,以下叙述中正确地是：A.图中曲线描述地是单相交流调压电路带阻感负载地情况；B.阻感负载稳态下,ϕα>时地移相范围为παϕ<≤,式中ϕ负载地阻抗角；C. 阻感负载稳态下,ϕα<时地移相范围为παϕ<≤,晶闸管调压器全开放.式中ϕ负载地阻抗角；D.图中红色曲线绘制正确.9.关于斩控式交流调压电路,以下叙述中正确地是：A.1V 、2V 负责斩波控制；B.3V 、4V 给负载电流提供续流通道；C.1VD 在1V 导通期间,负责u Ru R阻止电流流过2V ；D.负载承受正向电压时,3V 阻止电流经4V 流过.10.一单相交流调压器,输入交流电压为220V ,50HZ,阻感负载.其中Ω=8R ,Ω=6L X .试求6/πα=和3/πα=时地输出电压、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：Ω=+=1022L X R Z)87.36(435.0︒=⎪⎭⎫⎝⎛=R X arctg L ϕ 因此,触发延迟角α地变化范围为：πα<≤6435.0.(1>当6/πα=时,因为ϕα<,因此晶闸管调压器全开放,输出电压为完整地正弦波,负载电流也为最大,为A ZI I o in 22220=== 此时输出功率最大,为W R I P o in 38722==功率因数为8.01≈=oinI U P λ 实际上,此时地功率因数也就是负载阻抗角地余弦.(2>当3/πα=时,先计算晶闸管地导通角,因ϕθϕαϕθαtg e--=-+)sin()sin(,代入3/πα=及)87.36(435.0︒=⎪⎭⎫ ⎝⎛=R X arctg L ϕ有：)2.156(727.2︒=θ 考虑到晶闸管电流有效值为ϕθϕαθθπcos )2cos(sin 21++-=U I VT ,代入数据有： A I VT 55.13=于是：A I I I VT o in 16.192===W R I P o in 29372==697.01≈=oinI U P λ P161<1、2）1.一调光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=0时输出功率为最大值,试求功率为最大输出功率地80%,50%时地开通角α.解：α=0时地输出电压最大,为1021omax )sin 2(1U t d t U U ==⎰πωωπ此时负载电流最大,为RU R U I 1omax omax ==因此最大输出功率为RU I U P 21max o max o max ==输出功率为最大输出功率地80%时,有：RU P P 21max o )8.0(8.0==此时,1o 8.0U U =又由παππα-+=22sin 1o U U 解得α=60.54°同理,输出功率为最大输出功率地50%时,有：1o 5.0U U =又由παππα-+=22sin 1o U U α=90°2.一单相交流调压器,电源为工频220V ,阻感串联作为负载,其中R =0.5Ω,L =2mH.试求：①开通角α地变化范围；②负载电流地最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧地功率因数；④当α=2π时,晶闸管电流有效值,晶闸管导通角和电源侧功率因数.解：①负载阻抗角为：φ=arctan<RLω）=arctan<5.01025023-⨯⨯⨯π）=0.89864=51.49°开通角α地变化范围为：φ≤α<π即0.89864≤α<π③当α=φ时,输出电压最大,负载电流也为最大,此时输出功率最大,为P omax =R L R R I 2222max o )(220⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=ω=37.532(KW>功率因数为6227.098.27322037532o 1max o =⨯==I U P λ 实际上,此时地功率因数也就是负载阻抗角地余弦,即cos ϕ=0.6227④α=2π时,先计算晶闸管地导通角,由式<4-7）得 sin(2π+θ-0.89864>=sin(2π-0.89864>ϕθtan -e解上式可得晶闸管导通角为： θ=2.375=136.1°也可由图4-3估计出θ地值.此时,晶闸管电流有效值为ϕθϕαθθπcos )2cos(sin 21VT ++-=ZU I =803.02220⨯π×89864.0cos )375.289864.0cos(375.2sin 375.2++⨯-π=123.2(A>电源侧功率因数为o12o I U RI =λ 其中：VT o 2I I ==174.2(A>于是可得出3959.02.1742205.02.1742o 12o =⨯⨯==I U R I λ。