电力电子技术ppt课件第6章

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1、第6章交流调压电路6.1单相交流调压电路6.2三相交流调压电路6.3交流过零调功电路习题及思考题图6-1单相交流调压电路6.1单相交流调压电路图6-2电阻性负载单相交流调压电路工作波形在电源u的正半周内，晶闸管V1承受正向电压，当ωt＝α时，触发V1使其导通，则负载上得到缺α角的正弦半波电压，当电源电压过零时，V1管电流下降为零而关断。在电源电压u的负半周，V2晶闸管承受正向电压，当ωt＝π＋α时，触发V2使其导通，则负载上又得到缺α角的正弦负半波电压。持续这样的控制，在负载电阻上便得到每半波缺α角的正弦电压。改变α角的大小，便改变了输出电压有效值的大小。设,则负载电压的有效值为

2、负载电流的有效值为从式(6-1)中可以看出，随着α角的增大，Uo逐渐减小;当α＝π时，Uo＝0。因此，单相交流调压器对于电阻性负载，其电压的输出调节范围为0～U，控制角α的移相范围为0～π。(6-1)(6-2)6.1.2电感性负载图6-3感性负载单相交流调压电路及波形由图6-3（b）可知，晶闸管的导通角θ的大小，不但与控制角有关，而且与负载阻抗角有关。一个晶闸管导通时，其负载电流io的表达式为式中6-3当ωt＝α＋θ时，io＝0。将此条件代入式(6-3)，可求得导通角θ与控制角α、负载阻抗角φ之间的定量关系表达式为(6-4)针对交流调压器，其导通角θ≤180°，再根据式(6-

3、4)，可绘出θ＝f（α，φ）曲线，如图6-4所示。图6-4单相交流调压电路以φ为参变量时θ与α的关系下面分别就α＞φ、α＝φ、α＜φ三种情况来讨论调压电路的工作情况。(1)当α＞φ时，由式（6-4）可以判断出导通角θ＜180°,正负半波电流断续。α越大，θ越小，波形断续愈严重。(2)当α＝φ时，由式（6-4）可以计算出每个晶闸管的导通角θ＝180°。此时，每个晶闸管轮流导通180°，相当于两个晶闸管轮流被短接，负载电流处于连续状态，输出完整的正弦波。(3)当α＜φ时，电源接通后，在电源的正半周，如果先触发V1，则根据式（6-4）可判断出它的导通角θ＞180°。如果采用窄脉冲触

4、发，当V1的电流下降为零而关断时，V2的门极脉冲已经消失，V2无法导通。到了下一周期，V1又被触发导通重复上一周期的工作，结果形成单向半波整流现象，如图6-5所示，回路中出现很大的直流电流分量，无法维持电路的正常工作。图6-5感性负载窄脉冲触发时的工作波形解决上述失控现象的办法是：采用宽脉冲或脉冲列触发，以保证V1管电流下降到零时，V2管的触发脉冲信号还未消失，V2可在V1电流为零关断后接着导通。但V2的初始触发控制角α＋θ-π＞φ，即V2的导通角θ＜180°。从第二周开始，由于V2的关断时刻向后移，因此V1的导通角逐渐减小，V2的导通角逐渐增大，直到两个晶闸管的导通角θ＝18

5、0°时达到平衡。根据以上分析，当α≤φ并采用宽脉冲触发时，负载电压、电流总是完整的正弦波，改变控制角α，负载电压、电流的有效值不变，即电路失去交流调压作用。在感性负载时，要实现交流调压的目的，则最小控制角α＝φ（负载的功率因素角），所以α的移相范围为φ～180°。例6-1由晶闸管反并联组成的单相交流调压器，电源电压有效值Uo＝2300V。（1）电阻负载时，阻值在1.15～2.3Ω之间变化，预期最大的输出功率为2300kW，计算晶闸管所承受的电压的最大值以及输出最大功率时晶闸管电流的平均值和有效值。（2）如果负载为感性负载，R＝2.3Ω，ωL＝2.3Ω，求控制角范围和最大输出电

6、流的有效值。解（1）①当R＝2.3Ω时，如果触发角α＝0，负载电流的有效值为此时，最大输出功率，满足要求。流过晶闸管电流的有效值IV为输出最大功率时，由于α＝0，θ＝180°，负载电流连续，所以负载电流的瞬时值为此时晶闸管电流的平均值为②R＝1.15Ω时，由于电阻减小，如果调压电路向负载送出原先规定的最大功率保持不变，则此时负载电流的有效值计算如下：由得因为Io大于R＝2.3Ω时的电流，所以α＞0。晶闸管电流的有效值为③加在晶闸管上正、反向最大电压为电源电压的最大值，即。（2）电感性负载的功率因数角为最小控制角为故控制角的范围为π/4≤α≤π。最大电流发生在αmin=φ=

7、π/4处，负载电流为正弦波，其有效值为6.2三相交流调压电路6.2.1三相全波相位控制的Y连接调压电路用三只双向晶闸管作开关元件，分别接至负载就构成了三相调压电路。负载可以是Y连接也可以是△连接，图6-6为Y连接调压电路。通过控制触发脉冲的相位控制角α，便可以控制加在负载上的电压的大小。对于这种不带零线的调压电路，为使三相电流构成通路，使电流连续，任意时刻至少要有两个晶闸管同时导通。为了调节电压，需要控制触发脉冲的相位角α。为此对触发电路的要求是：（1）三相正（或负）触发脉冲依次