电力电子技术（第2版）课件第6章 交流交流变流电路

6.1交流调压电路

6.2

交交变频电路

6.3矩阵式变频电路

6.4其他交流电力控制电路

本章小结第6章交流交流变流电路预习检查交流变换的含义？前课重点2第6章交流交流变流电路交流-交流（AC-AC）变换技术，包含多种电路。交流调压电路：把一种交流电变成另一种相同频率、不同电压大小交流电的电路。交-交变频器，是一种直接变频电路。矩阵式变换器，具有优良输入、输出特性。交流调功电路，控制负载与电源通断周波数的比值。交流电力电子开关，仅实现通断控制。36.1交流调压电路广。交流调压电路简介如图6-1，只需要一对反并联的晶闸管构成。交流调压的控制方式整周波通断控制（专门）。相位控制。斩波控制。交流调压电路的输出；交流调压电路的缺陷；交流调压电路的优点；交流调压电路的应用。图6-1电阻负载单相交流调压器电路46.1.1单相交流调压电路图6-1电阻负载单相交流调压器电路及波形1.电阻负载单相交流调压电路（1）工作过程在0-α期间无触发脉冲；在α时刻去触发VT1；在π--π+α期间无触发脉冲；在π+α时刻去触发VT2。（2）基本数量关系负载电压瞬时值：

（6-1）56.1.1单相交流调压电路图6-1电阻负载单相交流调压器电路及波形负载电压有效值：负载电流有效值：调压电路总功率因数：（6-2）（6-3）（6-4）66.1.1单相交流调压电路图6-6斩控式交流调压电路波形2.斩控式交流调压电路（1）电路IGBT与二极管串联再反并联，共两组，4个支路。开关管导通方向与所串联的二极管相同。76.1.1单相交流调压电路图6-6斩控式交流调压电路波形（2）波形分析在uin输入为正半周时，VT3开通，VT4断开，VT1进行斩波控制：VT1导通时uO=uin；VT1断开时，uO=0。86.1.1单相交流调压电路图6-6阻感负载斩控式交流调压电路波形在uin输入电压负半周，VT4开通，VT3断开，VT2进行斩波控制：VT2导通时uO=uin；断开时，uO=0。基波与输入电压同相位。96.1.1单相交流调压电路用

VT1，VT2

斩波控制，用VT3，VT4

提供续流通道。导通占空比ρ=ton/TS,改变ρ来改变输出电压平均值。VT1或VT2开关管导通时输入电流iin=iO，断开时iin=0。电流iin为斩波式，电阻负载时基波分量和电源电压同相位。这些高次谐波易滤除，功率因数接近1。图6-6阻感负载斩控式交流调压电路波形106.2交交变频电路（概念）图6-13单相交交变频电路原理图和输出电压波形由P组N组反并联晶闸管变流电路构成。P组工作时，uO为正N组工作时uO为负交替工作，就得到交流电。改变两组切换频率，就可改变输出频率改变控制角，就可以改变交流输出电压的幅值。-+116.2交交变频电路（概念）图6-13单相交交变频电路原理图和输出电压波形为了使uO接近正弦波，可按正弦规律对α角进行调制。P和N都是三相半波相控电路时的波形。输出电压uO由若干段电源电压拼接而成。交流电路通常采用6脉波三相桥式或12脉波变流电路。126.3矩阵式变换器（概念）图6-163Φ/3Φ矩阵变换器的拓扑示意图三相到三相(3Φ/3Φ)变换器的拓扑结构如图6-16示。包括9个开关，可实现四象限运行，调节输出电量的频率、幅值、相位以及输入的功率因数。13图6-17理想9开关矩阵变换器的工作方式原理图a）降压型矩阵变换器（step-down）b）升压型矩阵变换器（step-up）可以工作在两种方式：降压型和升压型。降压型输入为电压源，输出电流源，图6-17a）。升压型输入为电流源、输出为电压源，图6-17b）。6.3矩阵式变换器（概念）146.4其它交流变换器

6.4.1交流调功电路

6.4.2交流电力电子开关156.4.1交流调功电路1.工作原理交流调功电路和交流调压电路相同；改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载功率。图中M=3图中N=2图6-34交流调功电路典型波形（M=3/N=2）后M－N=1个周期关断。负载电压和负载电流的重复周期为M倍电源周期。16162.谐波分析通断控制时输出电压基本为正弦波形、无低次谐波但会分解出分数次谐波。非整数倍频率谐波含量较大。一般用于电炉调温等交流功率调节的场合。6.4.1交流调功电路171.概述交流电力电子开关是把晶闸管反并联后串入交流电路中，起通和断的作用。交流电力电子开关响应速度快，无触点，寿命长。从电路形式来看，与交流调功电路一样。控制频度通常比交流调功电路低得多。6.4.2交流电力电子开关182.TSC电路TSC（ThyristorSwitchedCapacitor--TSC）是晶闸管投切电容的简称。TSC对无功功率控制。图6-36为TSC基本原理图。实际常用于三相。6.4.2交流电力电子开关b）图6-36TSC基本原理图a）

基本单元单相简图 b）分组投切单相简图省略小电感19投切原则：交流电源电压和电容器预充电电压相等。希望电容器预充电电压为电压峰值，电容投入过程没有冲击电流。图6-37为TSC理想投切时刻原理。TSC可采用晶闸管和二极管反并联。优点为成本低，但响应稍慢。6.4.2交流电力电子开关图6-37TSC理想投切时刻原理说明相位差90度若二极管+-讨论提纲交流调压电路有何特点？斩控式交流调压电路如何改善输入侧的功率因数？交流调压电路与交-交变频器在功能上有何区别？交流调功电路采用相位控制吗？深度问题：20两组整流电路反并联运行时，能否构成交流变频电路？总结交流调压电路输入输出的电压频率是相同的。交流调压电路可采用相位控制晶闸管相位控制调压电路的输出特性与控制角和相位角有关斩控式交流调压电路可以使输入侧的功率因数为1矩阵式变换器中功率开关可以双向导通交流调功电路中的晶闸管起电子开关的作用2122本章小结本章