电力电子技术：第14讲2 交流-交流变换电路

1、 电力电子技术电力电子技术 第6章 交流-交流变流电路 电力电子技术电力电子技术 6.1 交流调压电路交流调压电路6.2 其他交流电力控制电路其他交流电力控制电路6.3 交交变频电路交交变频电路 电力电子技术电力电子技术 变频电路变频电路交流电力交流电力控制电路控制电路本章主要讲述本章主要讲述 交流交流-交流变流电路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把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路只改变电压只改变电压,电电流或控制电路流或控制电路的通断的通断,而不改而不改变频率的电路变频率的电路改变频率的电路改变频率的电路交流调压电路交流调压电路 相位控制相位控制交流调功电路交流调功

2、电路 通断控制通断控制 交交-交变频交变频 直接直接 交交-直直-交变频交变频 间接间接 电力电子技术电力电子技术 原理原理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控制交流电力。电路图 电力电子技术电力电子技术 交流调压器的晶闸管控制通常有两种方法交流调压器的晶闸管控制通常有两种方法: :1.1.通断控制。即把晶闸管作为开关将负载与交流电源通断控制。即把晶闸管作为开关将负载与交流电源接通几个周期，然后再断开一定的周期，改变通断时接通几个周期，然后再断开一定的周期，改变通断时间比值达到调压的目的。间比值达到调压的目的。 电力电子技术电力电子技术 2.相位控制。它是使晶闸管在电源

3、电压每相位控制。它是使晶闸管在电源电压每 一周期中，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。（常用）可达到调压的目的。（常用） 电力电子技术电力电子技术 应用应用 1 1、灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制、灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制) )； 2 2、异步电动机软起动；、异步电动机软起动； 3 3、异步电动机调速；、异步电动机调速； 4 4、供用电系统对无功功率的连续调节；、供用电系统对无功功率的连续调节； 5 5、在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调、在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压

4、器一次电压。节变压器一次电压。 电力电子技术电力电子技术 6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路 6.1.2 三相交流调压电路三相交流调压电路 电力电子技术电力电子技术 1、阻性负载、阻性负载 a a的移相范围为的移相范围为0,p p，a=0a=0时，相时，相当于晶闸管一直接通，输出电压当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值，为最大值，U0=U1。随着随着a a的增大的增大，U0逐渐降低。直到逐渐降低。直到a=pa=p时，时，U0=0。此外，。此外，a=a=0时，功率因数时，功率因数l l=1,随着随着a a的增大，输入电流滞的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，后于电压且发生畸变，l l

5、也逐渐也逐渐降低。降低。6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路211a11-2 U sind= Usin2+2Utt=pp aappp图6-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形 电力电子技术电力电子技术 若晶闸管短接，稳态时负载电若晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于流为正弦波，相位滞后于u1的的角度为角度为j j ，当用晶闸管控制时，当用晶闸管控制时，只能进行滞后控制，使负载电只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后。流更为滞后。2、阻感负载、阻感负载 Ou1 u1uoiouVTtOtOttOuuG1 G1uG2OOtt图6-2 阻感负载单相交流调压电路及其波形负载阻抗角：负载阻

6、抗角： j = arctan(L/R)VT1a =0时刻仍定为时刻仍定为u1过零的时刻，过零的时刻，a 的移相范围应为的移相范围应为j a 。oo12sin=diLRiUtdt其中一个晶闸管的负载电流其中一个晶闸管的负载电流 的表达式为：的表达式为：oi解该方程得：解该方程得：tan1o2sinsina jjajaa=tUitetZ式中，式中，221;tan;=LZRLR为晶闸管导通角。为晶闸管导通角。另一晶闸管导电时，情况完全相同，只是另一晶闸管导电时，情况完全相同，只是 相位相差相位相差180180度。度。0i 电力电子技术电力电子技术 q 020100601401802010060/(

7、)180140a /( )j = 9075604530150图6-3 单相交流调压电路以a为参变量的和a关系曲线t= = a 时刻关断晶闸管时刻关断晶闸管VT1，io=0可求得可求得 jjajatg)sin()sin(=e 当当 a = j 时时 = 当当 a j 时时 以以j 为参变量，可把为参变量，可把a 和和的关系表示成右图。的关系表示成右图。 电力电子技术电力电子技术 图6-4 单相交流调压电路a为参变量时I VTN和a关系曲线j = 900.10.20.30.40.516018004012080 75 6045j = 0a /()IVTN负载电流有效值负载电流有效值IVT的标么值的标

8、么值2 1VTNVTZIIU=02VTII= 电力电子技术电力电子技术 图6-5 aj时阻感负载交流调压电路工作 波形ptttt图4-5aapaOOOOu1iG1iG2iojiT1iT2当阻感负载当阻感负载, a j 时电路时电路工作情况。工作情况。由解出由解出VT1的导通时间超过的导通时间超过 。触发触发VT2时，时，io尚未过零，尚未过零，VT1仍导通，仍导通，VT2不会导通。不会导通。io过零后，过零后，VT2才可开通，才可开通，VT2导通角小于导通角小于。衰减过程中，衰减过程中，VT1导通时间渐导通时间渐短，短，VT2的导通时间渐长。的导通时间渐长。 电力电子技术电力电子技术 3） 单

9、相交流调压电路的谐波分析单相交流调压电路的谐波分析电阻负载电阻负载由于波形正负半波对称，所以不含直由于波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波。流分量和偶次谐波。基波和各次谐波有效值基波和各次谐波有效值 负载电流基波和各次谐波有效值负载电流基波和各次谐波有效值 电流基波和各次谐波标么值随电流基波和各次谐波标么值随 a a变化变化的曲线（基准电流为的曲线（基准电流为a a =0时的有效值）时的有效值）如图所示。如图所示。=,5,3, 1o)sincos()(nnntnbtnatu22on21nnbaU=RUI/onon=060120180图4-6基波3次5次7次触发延迟角a/( )In/I*

10、/%20406080100图6-6 电阻负载单相交流调压电路基波和谐波电流含量 电力电子技术电力电子技术 电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含3、5、7等等次谐波；次谐波；随着次数的增加，谐波含量减少；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和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少一些；当当a a 角相同时，随着阻抗角角相同时，随着阻抗角j j 的增大，谐波含量有所减的增大，谐波含量有所减少。少。阻感负载阻感负载 电力电子技术电力电子技术 4) 斩控式交流调压电路斩控式交流调压电路在交流电源u1的正半周RL图4-7u

11、1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3图6-7 斩控式交流调压电路用V1进行斩波控制用V3给负载电流提供续流通道 电力电子技术电力电子技术 RL图4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3用V2进行斩波控制用V4给负载电流提供续流通道图6-8 斩控式交流调压电路在交流电源u1的负半周 电力电子技术电力电子技术 特性特性图6-9 电阻负载斩控式交流调压电路波形电源电流的基波分量和电电源电流的基波分量和电源电压同相位，即位移因源电压同相位，即位移因数为数为1。电源电流不含低次谐波，电源电流不含低次谐波，只含和开关周期只含和开关周期T有关的有关的高次谐波。高次谐波。功率因

12、数接近功率因数接近1。 电力电子技术电力电子技术 根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式图6-10 三相交流调压电路a) 星形联结b) 线路控制三角形联结c) 支路控制三角形联结d) 中点控制三角形联结 电力电子技术电力电子技术 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。a =90时，零线电流甚至和各相电流的有效值接近。1) 星形联结电路 可分为三相三线和三相四线可分为三相三线和三相四线图6-11 三相交流调压电路a) 星形联

13、结 电力电子技术电力电子技术 三相三线，主要分析阻负载时的情况图6-12 三相交流调压电路a) 星形联结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a 的起点，a角移相范围是0 150。 电力电子技术电力电子技术 图6-13 不同a角时负载相电压波形a) a =0 电力电子技术电力电子技术 图6-13 不同a角时负载相电压波形b) a =30 电力电子技术电力电子技术 图6-13 不同a角时负载相电压波形c) a =60 电力电子技术电力电子技术 图6-13 不同a角时负载相电压波形d) a =90 当=60时，VT6应当截止，由于此时只有VT1