电力电子技术》第五版第6章交流交流变流电路

Pin 29370.697
U1Io 22019 .16
三、斩控式交流调压电路
1、工作原理
☞用V1，V2进行斩波控制，用 V3，V4给负载电流提供续流通 道。
☞设斩波器件（V1，V2） 导通时间为ton，开关周期为T，
则导通比 =ton/T ，通过改变
来调节输出电压。
VD1 V1 i1
u1
V2 VD2
图6-4 单相交流调压电路为参变量时IVTN和关系曲线
3、<时的工作情况
☞VT1的导通时间超过。
☞触发VT2时，io尚未过零，VT1仍导通，VT2不会
导通，io过零后，VT2才可开通，VT2导通角小于。
☞io有指数衰减分量，在指数分量衰减过程中， VT1导通时间u渐1 短，VT2的导通时间渐长。
O
第六章 交流交流变流电路
6.1 交流调压电路 6.2 其他交流电力控制电路 6.3 交交变频电路 *6.4 矩阵式变频电路
本章小结
引言
■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-交流变换电路可以分为直接方式（即无中 间直流环节）和间接方式（有中间直流环节）两 种。
■直接方式 ◆交流电力控制电路：只改变电压、电流或对电 路的通断进行控制，而不改变频率的电路。 ◆变频电路：改变频率的电路。
6.1 交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路 6.1.2 三相交流调压电路
6.1 交流调压电路·引言
■交流电力控制电路：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。此电路不改变交流电的频率。
■交流电力控制电路的类型 ◆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。
P I 2R38(7W2 ) in in
功率因数为 Pin 38720.8
U1Io 22022
实际上，此时的功率因数就是负载阻抗角的余弦。
② 得
3
时，先计算晶闸管的导通角，由式（6-7）
e sin ( 0 .64 ) 3 si 5 n 0 ( .64 )t3 a n5
3
3
解上式可得晶闸管导通角为：
2.72 175 .26
IVT
U 1
2Z
sin co c2 o s (s)
2 2 1 2 0 02 .72 s7 i2 .n 72 c7 o 2 0 3 s .8 (0 .64 2 3 .75 )27
13.55(A)
I I I 1.1 9 (A 6 ) in o VT
P I 2R29(3W7) in in
◆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。 ◆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。 ■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。 ◆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。
渐降低。
二、阻感负载
1、工作过程
☞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，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。
☞设负载的阻抗角
为 tg1(wL/R) ，稳态时，的 移相范围应为≤≤。
VT1
图6-2 阻感负载单相交流 调压电路及其波形
☞在wt=时刻开通晶闸管VT1，可求得导通角，即
☞负载电流有效值Io
Io
Uo R
☞晶闸管电流有效值IT
IT2 1 2 U 1 R siwn t 2dwtU R 1 1 2(1 s2 i2 n)
☞功率因数
PU oIoU o
S U 1Io U 1
2 1 si2n
的移相范围为0≤≤，随着 的增大，Uo逐 渐降低，输入电流滞后于电压且发生畸变， 逐
wt
iG 1
O iG 2
O io
i
T
1
wt wt
O
wt
iT2
图6-5 <时阻感图负4载-交5 流调压电路工作波形
◆例6-1 一单相交流调压器，输入交流电压为 220V，50Hz，负载为电阻电感，其中R=8W，
XL=6 W。试求=/6、/3时的输出电压、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：
V3
VD4
R
uo
VD3 V4 L
图6-7 斩控式图4交-7流调压电路
图6-8 电阻负载斩控式交 流调压电路波形
◆电源电流的基波分量是和电 源电压同相位的，即位移因数
VD1 V1 i1
u1
V2 VD2
V3
VD4
R
uo
VD3 V4 L
为1，电源电流中不含低次谐波， 图6-7 斩控式图4交-7流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路
一、电阻负载
1、工作过程
☞在交流电源u1的正半周和负
u1 O
wt 半周，分别对VT1和VT2的开通角
uo
进行控制就可以调节输出电压。
O io
wt 2、基本的数量关系
O u
VT
wt
☞负载电压有效值Uo
O
wt
w w 图6-1 电阻负载单相交流
调压电路及其波形
U o1 2 U 1 sitn 2 d t U 12 1s2 in
☞晶闸管电流有效值IVT
IVT
1
2
2U1 Z
sinw(t)sin()etg wt 2dw ( t)
U1
2Z
sin coc2 so(s)
(6-9)
☞负载电流有效值Io
Io 2IVT
☞晶闸管电流IVT的标么值
IVT N IVT
Z 2U1
式中 Z R2 (wL)2
(6-10) (6-11)
只含和开关周期T有关的高次谐
波，这些高次谐波用很小的滤
si n()si n()etg
(6-7)
以为参变量，利用式 (6-7)可以把和的关
系用图6-3的一簇曲线 来表示。
图6-3 单相交流调压电路以 为 参变量的和关系曲线
2、基本的数量关系
☞负载电压有效值Uo
Uo
1 (
2U1sinwt)2d(wt)
(6-8)
U1
1 sin2sin2(2)
2
Z R2XL 2 10
arc X L t) aan r(c 6 ) t0 a .6n 4 (3 3 .8 6 5 7
R
8
因此开通角的变化范围为：
即
0.64 3 5
①当=/6时，由于<,因此晶闸管调压器
全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电 流也为最大，此时输出功率最大，为
I I 22022Байду номын сангаасA) in o Z