第4章 交流电力控制电路和交交变频电路.ppt

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1、第4章交流电力控制电路和交交变频电路序言4.1交流调压电路4.2其他交流电力控制电路4.3交交变频电路4.4矩阵式变频电路8/4/20211西南交通大学峨眉校区电气工程系序言交流电力控制电路只改变电压,电流或控制电路的通断,而不改变频率的电路。交流调压电路相位控制交流调功电路通断控制变频电路改变频率的电路交交变频直接交直交变频间接8/4/20212西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1交流调压电路概念：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制来调节输出电压的有效值。原理：两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可控制交流电力。应用：1灯

2、光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)；2异步电动机软起动；3异步电动机调速；4供用电系统对无功功率的连续调节；5在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次侧电压。8/4/20213西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路1．电阻负载工作原理：在u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的开通角a进行控制就可以调节输出电压；正负半周a起始时刻（a=0）均为电压过零时刻，稳态时，正负半周的a相等；负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相同。图4-1电阻负载单相交流调压电路及其波形8/4/202

3、14西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路相关结论：负载电压有效值：负载电流有效值：晶闸管电流有效值：功率因数：（4-1）（4-2）（4-3）（4-4）8/4/20215西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路从图4-1及以上各式可看出：的移相范围为0≤≤π。当=0时，输出电压为最大值，Uo=U1。随的增大，Uo逐渐降低，直至=π时，Uo=0。另外：当=0时，功率因数λ=1，随着增大，输入电流滞后于电压且畸变，λ逐渐降低。8/4/20216西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路0.6O1

4、uoiouVTwtOwtOwtwtOuuG1G1uG2OOwtwt图4-2阻感负载单相交流调压电路及其波形VT12．阻感负载阻感负载时a的移相范围：负载阻抗角：j=arctan(wL/R);若短接晶闸管，稳态时负载电流应为正弦波，相位滞后于u1的角度为j；当用晶闸管控制时，只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后；a=0时刻仍定为u1过零的时刻，a的移相范围应为j≤a≤π。8/4/20217西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路工作过程分析：在ωt=时刻开通VT1，负载电流满足(4-5)解方程得(4-6)：式中,θ为晶闸管导通角。利用边

5、界条件：ωt=a+θ时io=0,可求得θ：(4-7)VT2导通时，上述关系完同，只是io极性相反，相位差180°。q020100601401802010060/(°)180140a/(°)j=90°75°60°45°30°15°0°图4-3单相交流调压电路以a为参变量的θ和a关系曲线8/4/20218西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路相关结论：负载电压有效值：晶闸管电流有效值：(4-8)(4-9)(4-8)(4-9)8/4/20219西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路负载电流有效值：(4-10)IVT的标么值

6、：(4-11)图4-4单相交流调压电路a为参变量时IVTN和a关系曲线8/4/202110西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路图4-5a

7、工程系4.1.1单相交流调压电路3.单相交流调压电路的谐波分析:电阻负载:由于波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波。基波和各次谐波有效值:负载电流基波和各次谐波有效值:电流基波和各次谐波标么值随a变化的曲线（基准电流为a=0时的有效值）如图4-6所示。图4-6电阻负载单相交流调压电路基波和谐波电流含量(4-12)8/4/202112西南交通大学峨眉校区电气工程系4.1.1单相交流调压电路电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含3、5、7…等次谐波;随着次数的增加，谐波含量减少;和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少一些;当角相同时，随着阻抗

8、角的增大，谐波含量有所减少。阻感负载:8/4/202113西南交通大学峨眉校区电气工程系4.