交流-交流变流电路

交流-交流变流电路第一页，共二十四页，编辑于2023年，星期六交流电力控制电路两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过控制晶闸管就可控制交流电力交流调压电路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交流调功电路以交流电周期为单位控制晶闸管通断，改变通断周期数的比，调节输出功率的平均值交流电力电子开关不调节输出平均功率，只接通或断开电路，串入电路的晶闸管

6.1

交流调压电路第二页，共二十四页，编辑于2023年，星期六

6.1交流调压电路原理

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。

电路图应用

1灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。

2异步电动机软起动。

3异步电动机调速。

4供用电系统对无功功率的连续调节。

5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。第三页，共二十四页，编辑于2023年，星期六

6.1.1单相交流调压电路

6.1.2三相交流调压电路

6.1交流调压电路第四页，共二十四页，编辑于2023年，星期六6.1.1单相交流调压电路1．电阻负载图6-1电阻负载单相交流调压电路及其波形在交流电源u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的开通角a进行控制就可以调节输出电压。正负半周a

起始时刻（a

=0）均为电压过零时刻，在稳态情况下，正负半周的a相等。负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTwtOwtOwtOwt第五页，共二十四页，编辑于2023年，星期六电阻负载单相交流调压电路在开通角为a时，负载电压有效值Uo、负载电流有效值Io、晶闸管电流有效值IT和电路的功率因数λ分别为第六页，共二十四页，编辑于2023年，星期六

a的移相范围为0≤

a

≤π。

a

=0时，相当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值，

Uo=U1。随着a的增大，Uo逐渐降低，直到a

=π时，

Uo

=0。

a

=0时，功率因数λ=1，随着a增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，λ也逐渐降低。ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTwtOwtOwtOwt图6-1电阻负载单相交流调压电路及其波形第七页，共二十四页，编辑于2023年，星期六

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j，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。

a

=0时刻仍定为u1过零的时刻，a的移相范围应为j

≤a

≤π。2)

阻感负载0.6Ou1

u1uoiouVTwtOwtOwtwtOuuG1

G1uG2OOwtwt图6-2

阻感负载单相交流调压电路及其波形

负载阻抗角：

j

=arctan(wL

/R)VT16.1.1单相交流调压电路第八页，共二十四页，编辑于2023年，星期六当阻感负载,

a

=j时电路工作情况。当a=j时，θ=π电流连续,输出电压电流波形为完整的正弦波.图6-2阻感负载单相交流调压电路第九页，共二十四页，编辑于2023年，星期六图6-5a<j时阻感负载交流调压电路工作波形当阻感负载,

a

<j时电路工作情况。图6-2阻感负载单相交流调压电路VT1的导通时间超过π。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π。衰减过程中，VT1导通时间渐短，VT2的导通时间渐长。6.1.1单相交流调压电路第十页，共二十四页，编辑于2023年，星期六3)斩控式交流调压电路在交流电源u1的正半周图6-7斩控式交流调压电路6.1.1单相交流调压电路用V1进行斩波控制用V3给负载电流提供续流通道第十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期六用V2进行斩波控制用V4给负载电流提供续流通道图6-7斩控式交流调压电路4)斩控式交流调压电路在交流电源u1的负半周6.1.1单相交流调压电路第十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期六

特性图6-8电阻负载斩控式交流调压电路波形6.1.1单相交流调压电路电源电流的基波分量和电源电压同相位，即位移因数为1。电源电流不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波。功率因数接近1。第十三页，共二十四页，编辑于2023年，星期六6.1.2三相交流调压电路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6-9三相交流调压电路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第十四页，共二十四页，编辑于2023年，星期六三相四线基本原理：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图6-9三相交流调压电路a)星形联结6.1.2三相交流调压电路第十五页，共二十四页，编辑于2023年，星期六三相三线，主要分析阻负载时的情况图6-9三相交流调压电路a)星形联结6.1.2三相交流调压电路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°。第十六页，共二十四页，编辑于2023年，星期六6.1.2三相交流调压电路图6-10不同角时负载相电压波形a)=30°b)=60°

☞把相电压过零点定为开通角的起点，三相三线电路中，两相间导通时是靠线电压导通的，而线电压超前相电压30°，因此角的移相范围是0°~150°。☞根据任一时刻导通晶闸管个数以及半个周波内电流是否连续可将0°~150°的移相范围分为如下三段√0°≤<60°范围内，电路处于三个晶闸管导通与两个晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角度为180°-,但=0°时是一种特殊情况，一直是三个晶闸管导通。

√60°≤<90°范围内，任一时刻都是两个晶闸管导通，每个晶闸管的导通角度为120°。第十七页，共二十四页，编辑于2023年，星期六6.1.2三相交流调压电路图6-10不同角时负载相电压波形

c)=120°

√90°≤<150°范围内，电路处于两个晶闸管导通与无晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角度为300°-2，而且这个导通角度被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占150°-。

☞谐波分析

√电流谐波次数为6k±1(k=1，2，3，…)。

√谐波次数越低，含量越大。

√和单相交流调压电路相比，没有3倍次谐波，因为三相对称时，它们不能流过三相三线电路。第十八页，共二十四页，编辑于2023年，星期六6.1.2三相交流调压电路图6-9三相交流调压电路

b)支路控制三角形联结■支路控制三角联结电路

◆由三个单相交流调压电路组成，分别在不同的线电压作用下工作。

◆单相交流调压电路的分析方法和结论完全适用，输入线电流（即电源电流）为与该线相连的两个负载相电流之和。

◆谐波分析

☞3倍次谐波相位和大小相同，在三角形回路中流动，而不出现在线电流中。

☞线电流中所谐波次数为6k±1(k为正整数)。

☞在相同负载和角时，线电流中谐波含量少于三相三线星形电路。第十九页，共二十四页，编辑于2023年，星期六6.2其他交流电力控制电路6.2.1交流调功电路6.2.2交流电力电子开关第二十页，共二十四页，编辑于2023年，星期六6.2.1交流调功电路

交流调功电路与交流调压电路的异同比较相同点

电路形式完全相同不同点

控制方式不同交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形进行控制。交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,在断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。第二十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期六

电阻负载时的工作情况2pNpM电源周期控制周期=M倍电源周期=2p4pMO导通段=M3pM2pMuou1uo,iowtU12图6-13交流调功电路典型波形(M=3、N=2)图6－1电阻负载单相交流调压电路6.2.1交流调功电路控制周期为M倍电源周期，晶闸管在前N个周期导通，后M－N个周期关断。负载电压和负载电流（也即电源电流）的重复周期为M倍电源周期。第二十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期六6.2.2交流电力电子开关概念

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，无触点，寿命长，可频繁控制通断。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。