交流电力控制电路和交交变频课件

1、第第1页页第四章第四章 交流电力控制电路交流电力控制电路 和交交变频电路和交交变频电路n 本章要讲述的内容：本章要讲述的内容：n本章重点要求的内容本章重点要求的内容 第第2页页4.1 基本概念基本概念交流交流-交流变流电路交流变流电路 把一种形式的交流电变成另把一种形式的交流电变成另一种形式交流电的电路（一种形式交流电的电路（AC-AC变换电路）。变换电路）。变频电路变频电路改变频率改变频率的电路的电路 交交变频交交变频 直接直接 交直交变频交直交变频 间接间接交流电力交流电力控制电路控制电路只改变电压只改变电压,电电流或控制电路的流或控制电路的通断通断,而而不改变不改变频率频率的电路的电路交

2、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电路 通断控制通断控制第第3页页4.2 交流调压电路交流调压电路4.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路n原理原理两个晶闸管反两个晶闸管反并联后串联在交流电路并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管开通中，通过对晶闸管开通相位的控制就可调节输相位的控制就可调节输出电压的有效值。出电压的有效值。Ru1uoioVT1VT2n应用场合应用场合l灯光控制灯光控制l异步电动机的软起动和调速等异步电动机的软起动和调速等第第4页页 负载电压有效值：负载电压有效值： 移相范围移相范围0 a 。2sin21)(sin211210UtdtUU电阻负载电阻

3、负载4.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路Ru1uoioVT1VT2图图4.1 电阻负载单相交流电阻负载单相交流 调压电路及其波形调压电路及其波形 （P113 P113 图图4.14.1）Ou1uoiouVTtOtOtOt第第5页页4.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路 功率因数：功率因数：0001011sin22U IUPSU IURu1uoioVT1VT2图图4.1 电阻负载单相交流电阻负载单相交流 调压电路及其波形调压电路及其波形 （P113 P113 图图4.14.1）Ou1uoiouVTtOtOtOt第第6页页 负载阻抗角：负载阻抗角： j j = arctan(arct

4、an( L/ /R R ) )阻感负载阻感负载4.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路=180=180o o- -几种情况几种情况j j 0ol和电阻性负载时的波形一致和电阻性负载时的波形一致l晶闸管导通角与电阻性负载晶闸管导通角与电阻性负载时相同时相同第第7页页nj j 0o，=j j，=180180o o不能调压不能调压nj j 0o，j j， 窄脉冲窄脉冲不能正常工作不能正常工作第第8页页负载电压有效值：负载电压有效值：2011112sin()sin2sin(22 )UUtdtU nj j 0o，j j180180o onj j 0o，j j， 宽脉冲宽脉冲=180180o o, ,

5、不能调压不能调压第第9页页 调功电路与调压电路的比较：调功电路与调压电路的比较：相同点相同点 电路形式电路形式完全相同完全相同不同点不同点 控制方式控制方式不同不同4.3 交流调功电路交流调功电路 交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期（交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期（过零触过零触发发）, ,再断开几个周期再断开几个周期, ,通过改变通断周波数的比值来通过改变通断周波数的比值来调节调节负载所消耗的平均功率负载所消耗的平均功率。图图4.4 单相交流调功电路单相交流调功电路 交流调压电路在每个电源交流调压电路在每个电源周期周期都对输出电压波形进行控制。都对输出电压波形进行控制。 优

6、点：优点：交流电源接通期间，负载电压电流都是正弦波，减交流电源接通期间，负载电压电流都是正弦波，减小了对电网造的谐波污染。小了对电网造的谐波污染。 应用场合：应用场合：一般用于热惯性较大的电热负载，比如电炉的一般用于热惯性较大的电热负载，比如电炉的温度控制温度控制第第10页页n 过零触发过零触发u u1 1过零时刻触发晶闸管导通。过零时刻触发晶闸管导通。n 两种工作方式两种工作方式图图4.5 全周波过零触发输出电压波形全周波过零触发输出电压波形TCTTTCtttttttt00000000uuuuuuuu12.5%25%50%100%a）b）4.3 交流调功电路交流调功电路第第11页页 调功电路

7、的输出功率：调功电路的输出功率：lT电源周期电源周期lTc控制周期控制周期lPnTc内全导通时，装置内全导通时，装置的输出功率的输出功率lP未全导通时输出的平均未全导通时输出的平均功率功率lnTc内导通的周波数内导通的周波数 输出电压有效值输出电压有效值 lUn控制周期控制周期Tc内全导通内全导通时，装置的输出功率时，装置的输出功率nCPTnTPnCnTUUT4.3 交流调功电路交流调功电路第第12页页晶闸管交交变频电路，也称晶闸管交交变频电路，也称周波变流器周波变流器(Cycloconvertor)(Cycloconvertor)u把电网频率的交流电变成频率可调、电压可调的把电网频率的交流电

8、变成频率可调、电压可调的交流电的变流电路，交流电的变流电路，属于直接变频电路属于直接变频电路。u广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交交变频电路。使用的主要是三相输出交交变频电路。4.4 交交变频电路交交变频电路第第13页页4.4.1 单相交交变频电路单相交交变频电路图图4.6 单相交交变频电路原理图单相交交变频电路原理图 和输出电压波形和输出电压波形 4.4 交交变频电路交交变频电路ZPN输出电压平均输出电压OuouoP=0P=2P=2t电路构成电路构成v 由由P组和组和N组反并联的组反并联的晶闸管变流电路构成，晶闸管变流电

9、路构成，和直流电动机可逆调速和直流电动机可逆调速用的四象限变流电路完用的四象限变流电路完全相同。全相同。v 变流器变流器P和和N都是相控都是相控整流电路。整流电路。第第14页页工作原理工作原理P组工作时，负载电流组工作时，负载电流io为为正。正。N组工作时，组工作时，io为为负。负。n两组变流器按一定的频两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得率交替工作，负载就得到该频率的交流电。到该频率的交流电。v改变两组变流器的切改变两组变流器的切换频率，就可改变输换频率，就可改变输出频率出频率o 。v改变变流电路的控制改变变流电路的控制角角，就可以改变交，就可以改变交流输出电压的幅值。流输出电压的幅值。

10、4.4.1 单相交交变频电路单相交交变频电路图图4.6 单相交交变频电路原理图单相交交变频电路原理图 和输出电压波形和输出电压波形 （P111 图图4.18）ZPN输出电压平均输出电压OuouoP=0P=2P=2t第第15页页n为使为使uo波形接近正弦波，可按正弦规律对波形接近正弦波，可按正弦规律对a角进角进行调制。行调制。 在半个周期内让在半个周期内让P组组 a 角按正弦规律从角按正弦规律从90减到减到0或或某个值，再增加到某个值，再增加到90，每个控制间隔内的平均输出，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。另外半电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。另外半个周期

11、可对个周期可对N组进行同样的控制。组进行同样的控制。 uo由若干段电源电压拼接而成，在由若干段电源电压拼接而成，在uo的一个周期内，的一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。4.4.1 单相交交变频电路单相交交变频电路第第16页页4.4.2 三相交交变频电路三相交交变频电路图图4.7 输出星形联结方式三相交交变频电路输出星形联结方式三相交交变频电路（P125 图图4.25）三相变频的特点三相变频的特点n 由三组输出电压相位各由三组输出电压相位各差差120的单相交交变频的单相交交变频电路组成。电路组成。n交交变频电路主要应用交交变频电路主要应用于大功率交流电机调速于大功率交流电机调速系统，使用的是三相交系统，使用的是三相交交变频电路。交变频电路。第第17页页4.5 本章小结本章小结 本章的要点如下本章的要点如下： (1) (1) 交流交流交流变流电路的分类及其基本概念；交流变流电