交流調(diào)壓電路課堂PPT

1、.1交流電力控制電路和交交變頻電路概述 交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路其他交流電力控制電路交流調(diào)功電路交流電力電子開關(guān).2交流-交流變流電路 一種形式的交流變成另一種形式交流的電路，一種形式的交流變成另一種形式交流的電路， 可改變相關(guān)的電壓、電流、頻率和相數(shù)等可改變相關(guān)的電壓、電流、頻率和相數(shù)等交流電力控制電路交流電力控制電路變頻電路變頻電路只改變電壓、電流或控制電路的通斷，不改變頻率只改變電壓、電流或控制電路的通斷，不改變頻率改變頻率，大多不改變相數(shù)，也有改變相數(shù)的交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路相位控制（或斬控式），相位控制（或斬控式），交流調(diào)功電路及交流無觸點(diǎn)開關(guān)交流調(diào)功電路及交流

2、無觸點(diǎn)開關(guān)通斷控制，通斷控制，交交變頻電路交直交變頻電路，1.晶閘管交交變頻電路，晶閘管交交變頻電路，2.矩陣式變頻電路節(jié)矩陣式變頻電路節(jié)先把交流整流成直流，再把直流逆變成另一種頻率或可變頻率的交流,間接變頻電路，.3u交流電力控制電路的結(jié)構(gòu) 兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，控制晶閘管兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，控制晶閘管 就可控制交流電力就可控制交流電力u交流電力控制電路的類型交流電力控制電路的類型交流調(diào)壓電路:交流調(diào)功電路:交流電力電子開關(guān):每半個周波控制晶閘管開通相位，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值每半個周波控制晶閘管開通相位，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值以交流電周期為單位控制晶閘管通斷，改變通斷

3、周期以交流電周期為單位控制晶閘管通斷，改變通斷周期數(shù)的比，調(diào)節(jié)輸出功率的平均值數(shù)的比，調(diào)節(jié)輸出功率的平均值并不著意調(diào)節(jié)輸出平均功率，而只是根據(jù)需要接通或斷開電路。并不著意調(diào)節(jié)輸出平均功率，而只是根據(jù)需要接通或斷開電路。.4.5rou1uoiovt1vt2u1uoiouvttotototrou1uoiovt1vt2u1uoiouvttototot1電阻負(fù)載電阻負(fù)載在 u1的正半周和負(fù)半周，分別對vt1和vt2的開通角a進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓正負(fù)半周a 起始時刻（a =0）均為電壓過零時刻，穩(wěn)態(tài)時，正負(fù)半周的a 相等負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流（也即電源電流）和負(fù)載電壓的波形相

4、同.6 aaa=2sin21dsin21121outtuuruioo=)22sin1 (21sin221121aaa=rutdrtuitaa=2sin211oo1oouuiuiusp圖1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形rou1uoiovt1vt2u1uoiouvttototot.7.8圖2 阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形.90201006014018020100圖4-360 /( )180140a /( ) = 9075604530150圖3 單相交流調(diào)壓電路以a為參變量的和a關(guān)系曲線0sin2ddo1oo=atituritilaaaa=tetzuittg1o)sin()sin(222)(

5、lrz=aatg)sin()sin(=e.10)22sin(2sin1)()sin2(1121oaaaa=utdtuuacos)2cos(sin21=zu=aaaa)d()sin()sin(2212tg1vttetzuit(4-8)(4-9).11圖圖4 單相交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路a a為參變量時為參變量時ivtn和和a a關(guān)系曲線關(guān)系曲線圖4 -4 = 900.10.20.30.40.516075 6045 = 0a /( )ivtn12uziivtvtn=vtii20=.12tttt圖4-5aa aoooou1ig1ig2ioit1it2圖5 a時阻感負(fù)載交

6、流調(diào)壓電路工作波形圖5的波形分析: vt1提前通，l被過充電，放電時間延長， vt1的導(dǎo)通角超過 觸發(fā)vt2時， io尚未過零， vt1仍導(dǎo)通， vt2不通io過零后， vt2開通， vt2導(dǎo)通角小于方程式(4-5)和(4-6)所得io表達(dá)式仍適用，只是at 過渡過程和帶r-l負(fù)載的單相交流電路在t =a (a )時合閘的過渡過程相同 io由兩個分量組成：正弦穩(wěn)態(tài)分量、指數(shù)衰減分量 衰減過程中， vt1導(dǎo)通時間漸短， vt2的導(dǎo)通 時間漸長 穩(wěn)態(tài)的工作情況和a =時完全相同.13=, 5 , 3, 1o)sincos()(nnntnbtnatu) 12(cos2211=aua)(22sin22

7、11aa=ub=1) 1cos(111) 1cos(1121aannnnuan=aa) 1sin(11) 1sin(1121nnnnubn(n=3,5,7,)(n=3,5,7,).1422on21nnbau=060120180圖4-6基波3次5次7次觸發(fā)延遲角a/( )in/i*/%20406080100圖6 電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路基波和諧波電流含量rui/onon=.15.16rl圖4-7u1i1uov1v2vd1vd2v3v4vd4vd3圖7 斬控式交流調(diào)壓電路4斬控式交流調(diào)壓電路斬控式交流調(diào)壓電路一般采用全控型器件作為開關(guān)器件基本原理和直流斬波電路有類似之處u1正半周u1負(fù)半周設(shè)斬波器

8、件（設(shè)斬波器件（v1或或v2）導(dǎo)通時間為）導(dǎo)通時間為ton，開關(guān)周期為，開關(guān)周期為t，則導(dǎo)通比，則導(dǎo)通比a a = ton/t，改變，改變a a 可調(diào)節(jié)輸出電壓可調(diào)節(jié)輸出電壓斬波控制斬波控制續(xù)流通道續(xù)流通道.17圖8 電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形.18n負(fù)載acn負(fù)載abca)b)負(fù)載abcc)負(fù)載bd) 圖4-9abcuaubuciaua0nuaubucianuaubucianuaubuciavt1vt3vt4vt5vt6vt2 圖9 三相交流調(diào)壓電路a) 星形聯(lián)結(jié) b) 線路控制三角形聯(lián)結(jié)c) 支路控制三角形聯(lián)結(jié) d) 中點(diǎn)控制三角形聯(lián)結(jié).19三相三線三相三線三相四線三相四線1星形聯(lián)結(jié)電

9、路星形聯(lián)結(jié)電路.20.21圖4-10c)晶閘管導(dǎo)通區(qū)間a)a晶閘管導(dǎo)通區(qū)間晶閘管導(dǎo)通區(qū)間b)a4 32 35 3302 4 32 35 3302 a4 32 35 3302 uaouaouaouauauauab2uac2uab2uac2uab2uac2t1t2t3t1t2t3vt1vt3vt4vt6vt1vt6vt2vt5vt5vt5vt1vt3vt4vt6vt2vt6vt5vt5vt1vt3vt4vt6vt2vt6vt5vt5vt1vt3vt5vt4vt2vt4vt6圖10 不同a角時負(fù)載相電壓波形a) a =30 b) a =60 c) a =120(1)0 a a 60：三管導(dǎo)通：三管導(dǎo)

10、通與兩管導(dǎo)通交替，每管導(dǎo)通與兩管導(dǎo)通交替，每管導(dǎo)通180a a 。但。但a a =0時一直時一直是三管導(dǎo)通是三管導(dǎo)通(2)60 a a 90：兩管導(dǎo)通，：兩管導(dǎo)通，每管導(dǎo)通每管導(dǎo)通120(3)90 a a 150：兩管導(dǎo)通：兩管導(dǎo)通與無晶閘管導(dǎo)通交替，導(dǎo)通角與無晶閘管導(dǎo)通交替，導(dǎo)通角度為度為3002 a a.22.23.24.25負(fù)載圖4-11uaiaubucnbac圖11 晶閘管控制電抗器(tcr)電路a)b)c)圖4-12圖4-12 tcr電路負(fù)載相電流和輸入線電流波形 a) =120b) =135c) =160.26.27異同u與交流調(diào)壓電路的與交流調(diào)壓電路的電路形式完全相同控制方式不同

11、：將負(fù)載與電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，改變通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均u應(yīng)用應(yīng)用常用于電爐的溫度控制因其直接調(diào)節(jié)對象是電路的平均輸出功率因其直接調(diào)節(jié)對象是電路的平均輸出功率,所以稱所以稱為為交流調(diào)功電路交流調(diào)功電路控制對象時間常數(shù)很大，以周波數(shù)為單位控制即可控制對象時間常數(shù)很大，以周波數(shù)為單位控制即可通常晶閘管導(dǎo)通時刻為電源電壓過零的時刻，負(fù)載通常晶閘管導(dǎo)通時刻為電源電壓過零的時刻，負(fù)載 電壓電流都是正弦波，不對電網(wǎng)電壓電流造成通常電壓電流都是正弦波，不對電網(wǎng)電壓電流造成通常 意義的諧波污染意義的諧波污染.28u電阻負(fù)載時的工作情況電阻負(fù)載時的工作情況 控制周期為控制周期為m倍

12、電源周期，晶閘管在前倍電源周期，晶閘管在前n個周期個周期 導(dǎo)通，后導(dǎo)通，后mn個周期關(guān)斷個周期關(guān)斷m電源周期控制周期=m倍電源周期=24m圖4-13o導(dǎo)通段=2nm3m2muou1uo,iotu12圖4-13 交流調(diào)功電路典型波形(m =3、n =2) 當(dāng)m=3、n=2時的電路波形如圖4-13.2901214諧波次數(shù)相對于電源頻率的次數(shù)圖4-142461080.60.50.40.30.20.1051234in/i0m圖4-14 交流調(diào)功電路的電流頻譜圖(m =3、n =2)m=3時，.30代替機(jī)械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用 響應(yīng)速度快，無觸點(diǎn)，壽命長，可頻繁控制通斷.31iu抑制沖擊電流的小電感a)圖4-15b)圖4-15 tsc基本原理圖a) 基本單元單相簡圖 b) 分組投切單相簡圖晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路.32