交流-交流变换电路汇总
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随 增大，波形畸变严重，谐波含量增大
应用电路：电风扇无极调速器 P172
2、单相调压电路的结构和工作原理(阻-感负载)
（1）电路结构和工作原理波形
i2 VT1
U g1
u2
Ug2 VT2 u
L
R
(a)
图4-3
u2 (ug )
U g1
U g2
0
i
iB i2
0 is
i2
u
U g1 t
i2 t
0
t
是负载电流的稳态分量，它滞后于电压一个功率因数角 ； 为以时间常数
② 带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则 当α<φ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象， 电流出现很大的直流分量。
③ 带电感性负载时，α的移相范围为φ ~180度 ， 带电阻性负载时移相范围为0 ~180度。
4.1.2 三相交流调压器
工业中交流电源多为三相系统，交流电机也 多为三相电机，应采用三相交流调
在晶闸管交流调压电路中，每相负载电流为正 负对称的缺角正弦波，它包含有较大的奇次谐波 电流，3次谐波电流的相位是相同的，中性线的电 流为一相3次谐波电流的三倍，且数值较大，这种 电路的应用有一定的局限性。
2、Y型： 这是一种最典型、最常用的三相交流调压电路
图4-10
它的正常工作须满足： ① 三相中至少有两相导通才能构成通路，且其中
第4章 交流-交流变换电路
1. 交流调压：交流电力控制电路只改变交流电 压、电流的幅值或对交流电路进行通断控制 ，而不改变交流电的频率。它包括交流开关 、交流调功和交流调压等。
2. 交-交变频
交流电力控制电路主要采用通断控制或相位控制方式。
交流开关和交流调功主要采用通断控制，而交流调压通常采用 相位控制。 1）通断控制。即把晶闸管作为开关，将负载与交流电源接通
4.1.1、单相交流调压电路
1、单相调压电路的结构和工作原理(电阻性负载)
（1）电路结构和工作原理波形
VT1
U g1
u2 (ug )
u2
Ug2 VT2 u
R
U g1
U g2
0
1 2
u
U g1 t
0
u2
uR
图4-1
(a)
（2）仿真与实验波形
t (b)
由于正、负半波对称，频谱中将不含直流及 偶次谐波
电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此
时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，
而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门极的起
始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，
α的最大范围是
。
单相交流调压可归纳以下三点：
① 带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式 可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可 以改变负载电压有效值。
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
3WLeabharlann VT32RW
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。
一相为正向晶闸管导通，另一相为反向晶闸管导 通； ② 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。从VT1到VT6相 邻触发脉冲相位应互差60 ③ 为保证任何情况下的两个晶闸管同时导通， 应采用宽度大于60o的宽脉冲（列）或双窄脉冲 来触发
（2）三相调压电路在电感性负载时的工作情况
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。
■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。
自动控温电热炉电路
采用光耦合器的交流开关电路
4.2 晶闸管交-交变频器
交-交变频电路是不通过中间环节而把工频交流电直接变 换成不同频率交流电的变频电路，故又称为直接变频器或 周波变换器。因为没有中间直流环节，仅用一次变换就实 现了变频，所以效率较高。
交-交变频器大多数由普通晶闸管元件构成。
4.2.1 单相交-交变频电路
1、基本结构和工作原理
单相交-交变频电路由两组反并联 的晶闸管整流器构成。
（1）方波型交-交变频器
图4-27
AC
AC
~50Hz
2.1 .交流调功电路
采用交流调压电路，在交流电压过零时刻将负载与电源接通 几个周波再断开几个周波，实现交流电压的整周波通断控制 。通过改变接通周波数与断开周波数的比例，实现负载平均 功率的调节，称为交流调功电路，
由于晶闸管导通都在电源电压过零时刻，这样负载电压、电 流均为完整正弦波，不会对电网产生高、低次谐波的污染。
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：0≤α≤150º。随着α增大则输出电压减小。
2、其它交流电力控制电路
当交流调压电路采用通断控制时，还可以实 现交流调功和交流无触类开关的功能。
几个周期，然后再断开一定周期，通过改变通断时间比值达 到调压目的。这种控制方式电路简单，功率因数高，适用于 较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。 2）相位控制。它使晶闸管在电源电压每一周期内选定的时刻 将负载与电源接通，改变选定的导通时刻就可达到调压的目 的。
单相交流调压电路 三相交流调压电路
(b)
衰减的自由分量，其初始值与 有关
综上所述，交流调压 器带电感—电阻负载 时，为使电路工作正 常，需保证：
1）
；
2）采用宽度大于 60o 的 宽 脉 冲 或 后 沿 固定、前沿可调、最 大宽度可达180o的脉 冲列触发。
（2）电感性负载的工作情况
当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应
应用电路：电风扇无极调速器 P172
2、单相调压电路的结构和工作原理(阻-感负载)
（1）电路结构和工作原理波形
i2 VT1
U g1
u2
Ug2 VT2 u
L
R
(a)
图4-3
u2 (ug )
U g1
U g2
0
i
iB i2
0 is
i2
u
U g1 t
i2 t
0
t
是负载电流的稳态分量，它滞后于电压一个功率因数角 ； 为以时间常数
② 带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则 当α<φ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象， 电流出现很大的直流分量。
③ 带电感性负载时，α的移相范围为φ ~180度 ， 带电阻性负载时移相范围为0 ~180度。
4.1.2 三相交流调压器
工业中交流电源多为三相系统，交流电机也 多为三相电机，应采用三相交流调
在晶闸管交流调压电路中，每相负载电流为正 负对称的缺角正弦波，它包含有较大的奇次谐波 电流，3次谐波电流的相位是相同的，中性线的电 流为一相3次谐波电流的三倍，且数值较大，这种 电路的应用有一定的局限性。
2、Y型： 这是一种最典型、最常用的三相交流调压电路
图4-10
它的正常工作须满足： ① 三相中至少有两相导通才能构成通路，且其中
第4章 交流-交流变换电路
1. 交流调压：交流电力控制电路只改变交流电 压、电流的幅值或对交流电路进行通断控制 ，而不改变交流电的频率。它包括交流开关 、交流调功和交流调压等。
2. 交-交变频
交流电力控制电路主要采用通断控制或相位控制方式。
交流开关和交流调功主要采用通断控制，而交流调压通常采用 相位控制。 1）通断控制。即把晶闸管作为开关，将负载与交流电源接通
4.1.1、单相交流调压电路
1、单相调压电路的结构和工作原理(电阻性负载)
（1）电路结构和工作原理波形
VT1
U g1
u2 (ug )
u2
Ug2 VT2 u
R
U g1
U g2
0
1 2
u
U g1 t
0
u2
uR
图4-1
(a)
（2）仿真与实验波形
t (b)
由于正、负半波对称，频谱中将不含直流及 偶次谐波
电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此
时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，
而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门极的起
始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，
α的最大范围是
。
单相交流调压可归纳以下三点：
① 带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式 可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可 以改变负载电压有效值。
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
3WLeabharlann VT32RW
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。
一相为正向晶闸管导通，另一相为反向晶闸管导 通； ② 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。从VT1到VT6相 邻触发脉冲相位应互差60 ③ 为保证任何情况下的两个晶闸管同时导通， 应采用宽度大于60o的宽脉冲（列）或双窄脉冲 来触发
（2）三相调压电路在电感性负载时的工作情况
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。
■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。
自动控温电热炉电路
采用光耦合器的交流开关电路
4.2 晶闸管交-交变频器
交-交变频电路是不通过中间环节而把工频交流电直接变 换成不同频率交流电的变频电路，故又称为直接变频器或 周波变换器。因为没有中间直流环节，仅用一次变换就实 现了变频，所以效率较高。
交-交变频器大多数由普通晶闸管元件构成。
4.2.1 单相交-交变频电路
1、基本结构和工作原理
单相交-交变频电路由两组反并联 的晶闸管整流器构成。
（1）方波型交-交变频器
图4-27
AC
AC
~50Hz
2.1 .交流调功电路
采用交流调压电路，在交流电压过零时刻将负载与电源接通 几个周波再断开几个周波，实现交流电压的整周波通断控制 。通过改变接通周波数与断开周波数的比例，实现负载平均 功率的调节，称为交流调功电路，
由于晶闸管导通都在电源电压过零时刻，这样负载电压、电 流均为完整正弦波，不会对电网产生高、低次谐波的污染。
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：0≤α≤150º。随着α增大则输出电压减小。
2、其它交流电力控制电路
当交流调压电路采用通断控制时，还可以实 现交流调功和交流无触类开关的功能。
几个周期，然后再断开一定周期，通过改变通断时间比值达 到调压目的。这种控制方式电路简单，功率因数高，适用于 较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。 2）相位控制。它使晶闸管在电源电压每一周期内选定的时刻 将负载与电源接通，改变选定的导通时刻就可达到调压的目 的。
单相交流调压电路 三相交流调压电路
(b)
衰减的自由分量，其初始值与 有关
综上所述，交流调压 器带电感—电阻负载 时，为使电路工作正 常，需保证：
1）
；
2）采用宽度大于 60o 的 宽 脉 冲 或 后 沿 固定、前沿可调、最 大宽度可达180o的脉 冲列触发。
（2）电感性负载的工作情况
当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应