第6章交流變流電路

第六章交流—交流變流電路6.1交流調(diào)壓電路6.2其他交流電力控制電路6.3交—交變頻電路變頻電路改變頻率的電路

交交變頻

直接

交直交變頻間接交流電力控制電路只改變電壓,電流或控制電路的通斷,而不改變頻率的電路。交流調(diào)壓電路相位控制交流調(diào)功電路通斷控制原理:兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，通過對(duì)晶閘管的控制就可控制交流電力。應(yīng)用:

燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制)

異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速供用電系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)6.1交流調(diào)壓電路6.1.1單相交流調(diào)壓電路1.電阻負(fù)載

的移相范圍2.阻感負(fù)載相同a下j越大q越大②a≤j

q恒為p①a>j，Uo隨a變化

q的移相范圍q標(biāo)么值的定義:某一物理量的標(biāo)么值A(chǔ)d*是該物理量的實(shí)際值(A)與所選定的基準(zhǔn)值(Ad)的比值。晶閘管電流的標(biāo)么值為注意：電感性負(fù)載時(shí)，不能用窄脈沖觸發(fā)。4.斬控式交流調(diào)壓電路電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形工作原理：正半周：V1工作于斬波狀態(tài)

V3處于導(dǎo)通狀態(tài)負(fù)半周：V2工作于斬波狀態(tài)

V4處于導(dǎo)通狀態(tài)特性：⑴電源電流的基波分量和電源電壓同相位，即位移因數(shù)為1。⑵電源電流不含低次諧波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波。⑶功率因數(shù)接近1。，有一單相調(diào)壓電路，電源電壓其參數(shù)為U1=220V，f1=50HZ，L=5.516mH，R=1Ω。試求：⑴控制角a的移相范圍？⑵負(fù)載電流的最大有效值？⑶最大輸出功率Pon和功率因數(shù)cosj？例題：解:⑴感性負(fù)載時(shí)控制角移相范圍為：而負(fù)載功率因數(shù)角：故控制角的移相范圍：⑵當(dāng)時(shí)，電流為連續(xù)狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載電流最大，即：負(fù)載電流最大有效值：⑶最大輸出功率：此時(shí)的功率因數(shù)為：6.2其他交流電力控制電路4.2.1交流調(diào)功電路相同點(diǎn)：電路形式完全相同不同點(diǎn)：控制方式不同1.交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同比較⑴交流調(diào)壓電路在每個(gè)電源周期都對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行控制。⑵交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)周期,

在斷開幾個(gè)周期,通過通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。圖4-13交流調(diào)功電路典型波形(M=3、N=2)2.電阻負(fù)載時(shí)的工作情況負(fù)載電壓和負(fù)載電流（也即電源電流）的重復(fù)周期為M倍電源周期。圖4-14交流調(diào)功電路的電流頻譜圖(M=3、N=2)3.諧波情況⑴以電源周期為基準(zhǔn)，電流中不含整數(shù)倍頻率的諧波，但含有非整數(shù)倍頻率的諧波。⑵而且在電源頻率附近，非整數(shù)倍頻率諧波的含量較大。6.2.2交流電力電子開關(guān)概念：把晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路中，代替電路中的機(jī)械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用。優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快，無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，可頻繁控制通斷。與交流調(diào)功電路的區(qū)別⑴并不控制電路的平均輸出功率。⑵通常沒有明確的控制周期，只是根據(jù)需要控制電路的接通和斷開。⑶控制頻度通常比交流調(diào)功電路低得多。6.3交交變頻電路晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器把電網(wǎng)頻率的交流電變成可調(diào)頻率的交流電的變流電路，屬于直接變頻電路。主要應(yīng)用場(chǎng)合:一般應(yīng)用于至少大于100kW大功率、低頻的場(chǎng)合。最高輸出頻率是電網(wǎng)頻率的1/3以下。6.3.1單相交交變頻電路1.電路構(gòu)成和基本工作原理i+

P工作

i+u+整流i

+

u-

逆變i-

N工作

i

-

u

-

整流

i-u+逆變⑴在半個(gè)周期內(nèi)讓P組a角按正弦規(guī)律從90°減到0或某個(gè)值，再增加到90°，每個(gè)控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增至最高，再減到零。另外半個(gè)周期可對(duì)N組進(jìn)行同樣的控制。

⑵uo由若干段電源電壓拼接而成，在uo的一個(gè)周期內(nèi)，包含的電源電壓段數(shù)越多，其波形就越接近正弦波。為使uo波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對(duì)a角進(jìn)行調(diào)制。uo與a的關(guān)系所對(duì)應(yīng)的波形稱為電源電壓的余弦波形。uo超前相應(yīng)的線電壓30°。

a:p/2～0

～

p/2，uo最大。

a:p/2～＞0

～

p/2，uo將減小。2.輸出正弦波電壓的調(diào)制方法余弦交點(diǎn)法的控制方法圖4-21余弦交點(diǎn)法原理

圖4-22不同g

時(shí)a和wot的關(guān)系—每次控制間隔內(nèi)輸出電壓的平均值⑴輸出上限頻率輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所含電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重。當(dāng)采用6脈波三相橋式電路時(shí)，輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的1/3～1/2。電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，交交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz。3.輸入輸出特性⑵輸入功率因數(shù)圖4-23單相交交變頻電路的功率因數(shù)輸入電流相位滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無(wú)功功率。輸出電壓比g越小，半周期內(nèi)a的平均值越靠近90°；輸入功率因數(shù)也越低。負(fù)載功率因數(shù)越低，輸入功率因數(shù)也越低。不論負(fù)載功率因數(shù)是滯后的還是超前的，輸入的無(wú)功電流總是滯后。⑶輸出電壓諧波輸出電壓的諧波頻譜非常復(fù)雜，既和電網(wǎng)頻率fi以及變流電路的脈波數(shù)有關(guān)，也和輸出頻率fo有關(guān)。采用三相橋時(shí)，輸出電壓所含主要諧波的頻率為

6fi±fo，6fi±3fo，6fi±5fo，…12fi±fo，12fi±3fo，12fi±5fo，…6.3.2三相交交變頻電路本章小結(jié)本章的要點(diǎn)如下：(1)交流—交流變流電路的分類及