交流调压及斩波电路解读

VT1
i0
VT2 u0 R
iG1
iG2 i0
α
晶闸管 导通角

在一个晶闸管导通时，它的管压降 为另一个晶闸管的反向电压而使其截止。 U0 于是在一个晶闸管导通时，电路工作情 况和单相半波整流时相同。负载电流i0 uAK1 的 表达式为微分方程式之解。
θ
α α
L di0/dt + Ri0 = √2U1Sin ωt
另一个晶闸管导通时，情况完全 相同，只是i0相差180°。与单相半波 整流不同的是，现在有两个晶闸管， 分别在电源电压的正、负半周工作， 所以每个晶闸管的导通角不可能大于 180°，而单相半波整流电路时，视 不同的φ，θ可大于180°。
第二节 三相交流调压电路
在大功率或者为某些三相负载控制方式时，通常采用三 相交流调压器。三相交流调压器接线形式很多，各有其特点， 其技术经济指标都不相同，把主要接线形式分述如下
大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变
压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需用二极管，而且可 控级仅在一次侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规 的调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的 输出仍是交流电压，它不是正弦波形，其谐波分量较大，功率因 数也较低。 交流调压器的晶闸管控制通常有两种方法：
上一章重点内容复习
什么是电压型和电流型逆变电路？各有何特点？
答：按照逆变电路直流侧电源
性质分类，直流侧为电压源的逆变
电路称为电压型逆变电路，直流侧
为电流源的逆变电路称为电流型逆
变电路。
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
用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便地调节输出电
压的有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的起动和 调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压
uUV
2 2Usint uVW 2U sin( t 3 ) 4 uWU 2U sin( t ) 3
晶闸管导通区间 VT1 VT2 VT3 VT5 VT6 u2
α=0
uU
VT1 VT2 N ～
U
VT4
VT1
Rห้องสมุดไป่ตู้
uV
～
V
VT6
VT3
R
O
VT4 VT5 VT6 uu uv uw
功率因数
COS φ = [U0I0] / [U1I0] = U0/U1
二、电阻—电感负载
R—L负载是交流调压器最 一般化的负载。 针对交流调压器， 两只晶闸管门极的起 应附加导通角小于或等 始控制点应分别定在电源电压每 于180度的条件。 个半周的起始点，α的最大范围 是0＜ α＜π 。正、负半周有相同 的α角。 u1 u1
晶闸管电流平均值
IdT = √2U1/2πR（1+COSα）
晶闸管电流有效值
IT =随着 U1/R √ 1/2（1－α/π+Sin2 α/2 π） α 的逐渐增大，电
阻R上的电压有效值U0逐 负载R上电压有效值 U0 = U1√α 1/= 2π πSin2 α+[π － α]/ π 渐减小。当 时， U0等 于零，因此单相交流调压 U1为输 器对电阻性负载，其电压 入交流 可调范围为0～U1，控制角 电压的 负载R上的电流有效值 I0= U0 /R α的移项范围为 有效值 0≤ α≤ π。
① 通断控制。即把晶闸管作为开关将负载与交流电
源接通几个周期（工频1周期为20 ms），然后在开断一定
的周期，改变通断时间比值达到调压的目的。这种晶闸管
起到一个通断频率可调的快速开关的作用。这种控制方式
缺点是输出电压或功率调节不平滑。
电路简单，功率因数高，适用于有较大的时间常数的负载，
② 相位控制。它是使晶闸管在电源电压每一周期中、
在选定的时刻内将负载与电源接通，改变选定的时刻可达
到调压的目的。
在交流调压中，相位控制应用较多，下面主要分析相 单相交流调压器的工作情况与它的负载性质有关。
位控制的交流调压器，先阐述作为基础的单相交流调压器。
一、电阻性负载
VT1 i0 u1 u0 i0 VT2 u0 R
晶闸管VT1和VT2反并联连 接，或采用双向晶闸管VT与负 载电阻连接到交流电源u1上。当
当控制角为90度时，零线电流近似额定相电流，所以
零线的导线面积要求与相线的一致。另外，选用该电流还 必须考虑电源变压器的零线是否允许通过这个相当于额定 负载相电流的电流值。
VT1
U
VT4 VT3
R R R
V
VT6 VT5
各晶闸管门极的触发脉冲，同相 间两管的触发脉冲应互差180度，三 相间的同方向晶闸管的触发脉冲要互 差120 度。当控制角为零时，如同三 相交流电路的 YN 联结，各相电压、 电流对称，各相都有一个晶闸管导通， 故零线电压 iN ＝0。随着控制角增大，
一、负载按 YN 联结的三相交流调压器电路
VT1
U
VT4 VT3 VT5
R
R R iN
V
W N
VT6
VT2
该电路各相通过零线自成回路， 它相当于三只单相晶闸管交流调压器 的组合。电路中晶闸管承受的电压和 电流就是接于相电压的单相调压器需 要考虑的数值，该电路的缺陷是在零 线中三次谐波电流很大。由于三次谐 波属于零序分量，它在零线中的电流 值为各相三次谐波电流值的代数和。
u
W
～
W
VT2
VT5 R
0
t1
t2
t3
t
首先确定电路中门极起始 控制点，把图中的晶闸管看成 二极管，可以看出，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 ＝0的点应定在各相电压过零点， 不论单相还是三相调压器，都 是从相电压由负变正的零点处 开始计算α的，这一点与三相桥 式整流电路不同。
各相电流波形出现缺口，表明在这段时间内 该晶闸管关断，相电流为零，造成三项电流
W N
VT2
iN
不平衡，有iN流过零线
二、用三对反并联晶闸管接成的
—— uU
～
U VT1
三相三线交流调压电路
R R
uV
N
VT4
V VT6
VT3
～
uW
～
W
VT2
VT5 R
以电阻负载接成星形为例进行 分析。由于没有零线，每相电流必 须和另一相构成回路，与三相全控 O 桥整流电路一样，应采用宽脉冲或 双窄脉冲触发。设U是线电压的有 效值，则三相线电压分别为
电源电压正半周时触发VT1，负
半周触发VT2，形同一个无触点 的开关，允许频繁操作，因为无
电弧，寿命特长。若正负半周以
同样的移项角α触发VT1和VT2， 则负载电压的有效值可以随α角
α
而改变，实现交流调压，晶闸管
电流的平均值、有效值；负载电 压上的有效值和该调压器的功率 因数表达式分别为：
晶闸管单相交流调压电路及波形