2.项目三任务二 单相交流调压电路调试

电力电子技术主编徐立娟

单相交流调压电路调试

1任务描述与目标

2相关知识3任务实施提

纲

一、任务描述与目标任务描述：交流调压是将幅值固定的交流电调整为同频率的幅值可调的交流电。交流调压电路广泛应用于灯光控制、工业加热、感应电机调速及电解电镀的交流侧调压等场合。本任务介绍双向晶闸管触发电路及单相交流调压电路。任务名称：单相交流调压电路调试

一、任务描述与目标任务目标：（1）会分析双向晶闸管触发电路的工作原理。（2）能调试双向晶闸管触发电路。（3）能安装和调试单相交流调压电路。（4）会分析单相交流调压电路的工作原理。（5）能根据测试波形或相关点电压、电流值对电路现象进行判断和分析。（6）在电路安装与调试过程中培养职业素养。（7）在小组实施任务过程中增强团队合作意识。

二、相关知识双向晶闸管触发电路01双向触发二极管。双向触发二极管由NPN三层结构组成，它是一个具有对称性的半导体二极管器件，其内部结构、符号及伏安特性曲线如图所示由双向触发二极管组成的触发电路

二、相关知识双向晶闸管触发电路01由集成触发器组成的触发电路KC系列中的KC05和KC06是专门用于双向晶闸管或两只反向并联晶闸管组成的交流调压电路中，具有失交保护、输出电流大等优点，是交流调压的理想触发电路。它们的不同是KC06具有自生直流电源，这里介绍KC05触发器。

二、相关知识双向晶闸管触发电路01KC05内部原理

二、相关知识双向晶闸管触发电路01

KC05引脚及功能引脚号功

能引脚号功

能1悬空9触发脉冲输出端，通过一个电阻器接晶闸管门极或脉冲变压器一端2失交保护信号连接端，与引脚12相连接进行失交保护10脉宽电阻及微分电容连接端，通过一个电阻器接工作电源，并通过一个电容器接引脚133悬空11悬空4锯齿波电容连接端，通过0.47μF电容接地12失交保护信号公共连接端，与引脚2相连5锯齿波斜率调节端，通过一个电阻器与可调电位器串联接工作电源13宽度微分电容连接端，通过一个电容器接引脚106移相电压输入端，接移相电位器滑动端（根据需要，也可接入控制系统的调节信号）14悬空7地端15同步信号输入端，通过一个电阻器接同步电源8脉冲功率放大晶体管发射极端，与工作电源地端相连16电源端，接直流电源

二、相关知识双向晶闸管触发电路01由KC05组成的单相交流调压触发电路

二、相关知识双向晶闸管触发电路01单相交流调压触发电路各主要点波形

二、相关知识单相交流调压电路02双向晶闸管实现的单相交流调压电路双向晶闸管实现的单相交流调压电路电阻性负载如图所示

二、相关知识单相交流调压电路02双向晶闸管实现的单相交流调压电路电阻性负载，输出电压波形如图所示。电源电压正半周，220V交流电通过RP、R1对电容器C1充电，当C1上的充电电压升到高于双向触发二极管VD的击穿电压时（ωt1时刻），电容器C1便通过限流电阻器R2和双向触发二极管VD向晶闸管VS门极放电，触发双向晶闸管导通，负载两端电压为电源电压。电源电压过零变负时（ωt2时刻），流过双向晶闸管的电流小于维持电流，双向晶闸管VS关断。

二、相关知识单相交流调压电路02双向晶闸管实现的单相交流调压电路电阻性负载，输出电压波形如图所示。电源电压负半周，220V交流电通过RP、R1对电容器C1反向充电。由于双向触发二极管正、反向工作特性相同，因此当C1上的充电电压反向高于双向触发二极管VD击穿电压时（ωt3时刻），双向晶闸管被触发导通，负载两端电压为电源电压。电源电压过零变正时（ωt4时刻），流过双向晶闸管的电流小于维持电流，双向晶闸管VS关断。

二、相关知识单相交流调压电路02双向晶闸管实现的单相交流调压电路电阻性负载，输出电压波形如图所示。改变电位器RP的阻值，就可以改变电容器C1的充电时间常数，这样就可以改变C1充电电压的充电速度，从而可以改变双向晶闸管导通时间（改变双向晶闸管导通角）和输出电压及电流的大小，达到调光的目的。

二、相关知识单相交流调压电路02在电阻性负载下，负载电流和负载电压的波形相同，电阻性负载上交流电压的有效值为：电流的有效值为：电路功率因数为：

二、相关知识单相交流调压电路02α角的移相范围为0～π。α=0时，相当于晶闸管一直导通，输入电压为最大值，U0=U2灯最亮。随着α的增大，U0逐渐降低，灯的亮度也由亮变暗，直至α=π时，U0=0，灯熄灭。此外α=0时，功率因数cosφ=1，随着α的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，cosφ也逐渐降低,且对电网电压电流造成谐波污染。和整流电路一样，交流调压电路的工作情况也和负载的性质有很大的关系，电阻电感性负载时，若负载上电压电流的相位差为φ，则移相范围为φ≤α≤π，详细分析见普通晶闸管反并联实现的单相交流调压电路。

二、相关知识单相交流调压电路02普通晶闸管反并联实现的单相交流调压电路普通晶闸管反并联实现的单相交流调压电路如图所示。工作原理与双向晶闸管实现的单相交流调压电路相同，只是需要两组独立的触发电路分别控制两只晶闸管。这里主要分析电感性负载的工作情况。

二、相关知识单相交流调压电路02图所示为电感性负载的交流调压电路。由于电感的作用，在电源电压由正向负过零时，负载中电流要滞后一定φ角度才能到零，即管子要继续导通到电源电压的负半周才能关断。晶闸管的导通角θ不仅与控制角α有关，而且与负载的功率因数角φ有关。控制角越小则导通角越大，负载的功率因数角φ越大，表明负载感抗大，自感电动势使电流过零的时间越长，因而导通角θ越大。

二、相关知识单相交流调压电路02下面分三种情况加以讨论。（1）α>φ。当α>φ时，θ<180°，即正负半周电流断续，且α越大，θ越小。可见，α在φ～180°范围内，交流电压连续可调，电流电压波形如下图（a）所示。（2）α＝φ。当α＝φ时，θ=180°，即正负半周电流临界连续，相当于晶闸管失去控制，电流电压波形如下图（b）所示。（3）α＜φ。此种情况若开始给VS1管以触发脉冲，VS1管导通，而且>180°。如果触发脉冲为窄脉冲，当uG2出现时，VS1管的电流还未到零，VS1管关不断，VS2管不能导通。当VT1管电流到零关断时，uG2脉冲已消失，此时VT2管虽已受正压，但也无法导通。到第三个半波时，uG1又触发VS1导通。这样负载电流只有正半波部分，出现很大直流分量，电路不能正常工作。因而电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触发，可采用宽脉冲或脉冲列触发。

二、相关知识单相交流调压电路02

二、相关知识单相交流调压电路02综上所述，单相交流调压有如下特点。①电阻负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流一致。改变控制角可以连续改变负载电压有效值，达到交流调压的目的。移相范围为0°～180°。②电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当α＜φ时，会出现一个晶闸管无法导通，产生很