第五章 交流调压电路与斩波电路..

则负载上得到缺α 角的正弦半波电压。 2)u1过零时： VT1中电流下降为零而关断。 3)u1﹤0时：
i
u1 O uo O
o
wt
wt
VT2受正压，当ω t＝π ＋α 时，触发VT2使其导通，
则负载上又得到缺α 角的正弦负半波电压。
u
O
V T
wt
结论：改变α 角的大小即可改变输出电压有效值的大小。
O 4
wt
☞晶闸管电流有效值IT
IT 1 2 2U1 sinw t d w t U1 R R

2
1 sin 2 (1 ) 2 2
u
O
V T
wt
☞功率因数cosφ
cos P Uo I o Uo S U1I o U1 1 sin 2 2
交交变频 变频电路 改变频率的电路
直接
交直交变频
间接
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一、电阻性负载
1. 电路结构
■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。
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2. 工作原理
1)u1﹥0时：
VT1受正压，当ω t＝α 时，触发VT1使其导通，
a =0时，功率因数cosφ =1，a 增大，
输入电流滞后于电压且畸变， cosφ 降低。 当a﹥0时功率因数小于1。 物理意义：电压利用率小于等于1
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二、阻感性负载
1. 电路结构
VT1
■R-L负载是交流调压器最一般化的 负载。
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a与θ 、φ 的
定量关系
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针对交流调压器，其导通角θ ≤180°，根据上式可绘出θ ＝f（α ，φ ） 曲线，以φ 为参变量，可将上式中和的关系用一簇曲线来表示。


tan
sin( ) sin( )e
①当a =φ 时，→sinθ = 0 →θ =π ②当a﹥φ 时，→ sin(a+θ -φ )﹥0
7
2. 工作原理
几点说明： ☞VT1导通时的管压降对VT2来说是一个反压，
VT1
因此VT2的导通只能等待VT1自然关断之后才能触发导通。
☞导通角θ ：VT1一旦触发导通, 其导通时间显然与控制角a,L,R的大小—阻抗角有关。 ★☞VT1的导通角必然影响VT2的导通角，两者之间是否有冲突？ 为了解答上述问题，需要仔细分析VT1的导通角θ 与L,R之间的关系
O
Baidu Nhomakorabea
wt
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由上分析可知: 输出电压与 α 的关系:
移相范围为0≤a≤π 。a =0时，输出电压为最大。
Uo=U1, 随a的增大，Uo降低，a =π 时，Uo =0。
cosφ 与 的关系:
cos P Uo I o Uo 1 sin 2 S U1I o U1 2
2 1 2 2
阻抗角
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因为ω t＝α ＋θ 时，io＝0。将此条件代入式
2U io [sin(wt ) sin( )e tan ] Z
可求得导通角θ 与控制角α 、负载阻抗角φ 之间的定量关系表达式为

tan
wt
sin( ) sin( )e
→(a-φ )+θ ∈（0，π ）→θ ﹤π
③当a﹤φ 时 →sin(a+θ -φ )﹤0 →a+θ -φ ﹥π →θ ﹥π →θ=π
单相交流调压电路以φ为参变量时θ与α的关系
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下面分别就α ＞φ 、α ＝φ 、α ＜φ 三种情况来讨论调压电路的工作情况。 1) 因为α ＞φ 时， 导通角θ ＜π , 正负半波电流断续。α 越大， θ 越小，波形断续愈严重。 2) 当α ＝φ 时， 导通角θ ＝π 。 此时，每个晶闸管轮流导通180°， 相当于两个晶闸管轮流被短接， 负载电流处于连续状态， 输出完整的正弦波。 此时：VT1和VT2相当于开关，电路无交流调压作用
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VT1
3) 当α ＜φ 时，导通角θ ＞π 。 电源接通后，在电源的正半周，若先触发VT1，
若采用窄脉冲触发:若触发脉冲的宽度小于a+θ -(a+π )=θ -π 时，
当VT1的电流下降为零关断时，VT2的门极脉冲已经消失，VT2无法导通。 到了下个周期，VT1又被触发导通重复上一周期的工作，
wt
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3. 数量关系
☞负载电压有效值Uo
Uo
与单相桥式整流 电路电压有效值 的区别？

1

2U 1 sinw t d w t U 1
2

1 sin 2 2
u1
O uo O i
o
wt
☞负载电流有效值Io
Io
Uo R
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•
基本方式：
交流电力 控制电路 只改变电压,电流 或控制电路的通 断,而不改变频率 的电路。
交流调压电路 相位控制
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 通断控制
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。
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VT1
☞当前VT1假设导通，则有
u1 2U1 sin wt L di0 Ri0 dt
wt
解微分方程则有
2U io [sin(wt ) sin( )e tan ] Z
式中
导通角
wt
Z [ R (wL) ] wL arctan R
第五章 • • •
交流调压电路与斩波电路
第一节 单相交流调压电路
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。 交流调压电路的目的：调节输出电压有效值。 用途：
◆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。