北京交通大学+电力电子技术+第09章+交流调压和交交变频电路

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1、第九章交流调压和交交变频电路本章内容9.1概述9.2单相交流调压电路9.3三相交流调压电路9.4三相交交变频电路9.1概述交交变换电路分为：交流电力控制电路：只改变输出电压、输出电流、输出功率或对电路的通断进行控制，不改变输出频率交交变频电路：输出电压、输出电流和输出频率都改变1、交流电力控制电路基本类型基本电路单元：反并联的功率开关基本类型按控制方式分为：交流调压电路、交流调功电路、交流电力电子开关和交流斩波调压电路（1）交流调压电路：采用相位控制方式，以控制交流输出电压的有效值为目的主要应用：灯光控制异步电动机软起动器无功调节（补偿）电路晶闸管控制电抗器型无功补偿

2、装置单线原理图（2）交流调功电路：采用周期控制方式，以控制交流输出功率的平均值为目的主要应用：导通比D=n/m交流调功电路输出电压波形（a）固定周期控制（b）可变周期控制炉温控制、电加热等大惯性场合（3）交流电力电子开关：采用通断控制方式其作用相当于无触点的交流接触器主要应用：无功补偿无触点开关TSC基本原理图（a）基本电路单元（b）分组投切简图TSC运行特性曲线（4）交流斩波调压电路：采用斩波控制方式，以控制交流输出电压的有效值为目的2、交交变频电路基本类型及其应用交交变频电路主要用于大功率、低转速三相交流电机调速，因此其电路一般采用三相输入、三相输出的电路形式，简

3、称为三相交交变频电路三相交交变频电路的基本类型按整流单元形式分：三相零式、三相桥式电路按工作方式分：有环流、无环流电路其它类型的相交交变频电路：如三倍倍频电路、负载换流的倍频电路、矩阵式交交变频电路等9.2单相交流调压电路一、单相交流调压电路的基本形式1、反并联电路输出波形对称，负载电流无直流分量适用范围广，应用最广泛此电路应重点掌握2、混合反并联电路控制电路相对简单输出波形不对称，存在直流分量只适用于无变压器的小容量交流系统3、二极管桥式电路4、混合桥式电路输出波形对称，晶闸管不承受反向电压，但使用元件数量较多二、电阻负载工况分析（以反并联电路为例）单相交流调压电路

4、（电阻负载）1、工作原理正半周控制T1导通，负半周控制T2导通，在电源电压的过零点T1（或T2）自然关断。输出电流与输出电压同相位调节触发角（控制角）α便可控制输出电压移相范围：0≤α≤π单相交流调压电路（电阻负载）波形二、电阻负载工况分析（续）2、基本电量关系（各电量参数与α的关系）交流输出电压有效值负载电流有效值晶闸管电流平均值晶闸管电流有效值晶闸管通态平均电流电源侧功率因数三、感性负载工况分析（以反并联电路为例）负载阻抗角φ=arctan(ωL/R)（一）α>φ工况分析1、工作原理及特点输出电流滞后输出电压，且不连续导通角θ、输出电压、输出电流波形与α、φ有关调

5、节触发角（控制角）α便可控制输出电压单相交流调压电路（电感负载）和波形图（α>φ工况）2、以φ为参变量，θ与α的关系曲线当φ=0°（电阻性负载）时：θ=180°-α当φ>0°（感性负载）时：当α≤φ时，θ=180°当α>φ时，θ随着的α的增加而减小3、基本电量关系（各电量参数与α的关系）输出电压有效值负载电流有效值其中：I0max为在α=0°，θ=π时，负载电流的最大有效值IT*为晶闸管电流有效值的标幺值晶闸管电流有效值4、以φ为参变量，IT*与α的关系曲线当α、φ已知时，可由该曲线查出晶闸管电流标幺值，进而求出负载电流有效值I0及晶闸管电流有效值IT（二）α=φ工况

6、分析特点导通角θ=180°，负载电流i0连续，无调压作用（三）α<φ工况分析电流严重滞后于电压，管子导通时间延长窄脉冲触发：θ>180°电路不能正常工作宽脉冲触发：θ=180°电路达到稳态时，相当于α=φ工况，无调压作用带感性负载时，要求φ<α<1800并采用宽脉冲触发9.3三相交流调压电路一、三相交流调压电路的基本形式1、反并联电路输出波形对称负载电流中不包含三次及三的倍数次谐波负载连接形式可以是形或形适用范围广，应用最广泛此电路应重点掌握2、混合反并联电路负载电流中不包含三次及三的倍数次谐波负载连接形式可以是形或形输出波形不对称，负载电流中存在偶次谐波分量

7、3、形负载内接反并联电路相当于由三个单相反并联交流调压电路组合而成输出波形对称晶闸管承受电源线电压，对器件的耐压要求较高只适用于形负载4、形负载内接形反并联电路输出波形对称晶闸管承受电源线电压，对器件的耐压要求较高晶闸管接在负载后面，受电源浪涌电压的影响较小只适用于Y形负载5、形负载内接三个可控元件电路输出波形不对称，负载电流中存在偶次谐波分量只适用于Y形负载电路较简单，在小容量三相负载中有一定的应用二、三相反并联交流调压电路的分析（一）控制原则（or对触发系统的要求）相电压过零点定为α的起点，α角移相范围是0°~150°触发脉冲顺序和三相