电力电子技术 教学课件 作者 曾方 第6章 交流调压.ppt

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1、第6章交流调压本章学习内容6.1单相交流调压电路6.2三相交流调压电路6.3交流过零调功电路晶闸管组成的交流电压电路的控制方式有以下两种：1.相位控制改变输出电压通过控制晶闸管的触发角α的大小从而改变负载接通交流电压的时间，从而达到调压的目的。这种调压电路的电压输出波形如图6.1所示。由图可以看出，输出的电压波形不再是完整的正弦波，因此其谐波分量较大，电路的功率因数会随着输出电压的降低而降低，但输出交流电的频率不变。这种交流调压电路的控制方便、体积小、投资省，因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电机调速等。

2、相位控制交流调压又称相控调压，是交流调压中的基本控制方式，应用最为广泛。6.1单相交流调压电路2.周波控制改变输出电压周波控制采用了“零”触发的控制方式。即晶闸管的触发角为0°，将负载与电源接通一个或几个完整的工频周期，然后再断开几个工频周期，即控制一个循环周期内导通的工频周期数，从而控制负载电压的有效值的大小来达到调压的目的。电路输出电压波形如图6.2所示。周波控制采用了“零”触发的控制方式几乎不产生谐波污染。但负载上电压变化剧烈，故不适合异步电机调速，常用于大容量、热惯性时间常数大的需要调节功率的场合。交流调压，如果按所变换的电

3、源相数不同，还可分为单相交流调压器和三相交流调压器。6.1单相交流调压电路6.1.1电路接电阻性负载时的工作过程6.1单相交流调压电路图6.3所示为单相交流调压器主电路图，这种单相交流调压器的主电路仅由一对反并联的晶闸管或一只双向晶闸管构成。当电源处于正半周时，触发V1导通，电源的正半周施加到负载上；当电源处于负半周时，触发V2导通，电源负半周便加到负载上。这样可通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小来调节输出电压的大小。单相交流调压电路的工作情况与它的负载性质有关，下面先讨论电阻性负载时的情况。采用相控调压，输出电压波形如

4、图6.4所示，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，则负载上得到了缺α角的正弦半波电压，当电源电压过零时，V1管因电流下降为零而关断。在电源电压u的负半周，晶闸管V2承受正向电压，当ωt=α时，触发V2使其导通，则负载上又得到了缺α角的正弦负半波电压。持续这样控制，在负载电阻上便得到每半周缺α角的正弦电压。改变α角的大小，则改变了输出电压有效值的大小。6.1.1电路接电阻性负载时的工作过程负载电压的有效值Ud为：负载电流的有效值I0为：调压器的功率因数为：6.1.2电路接电感性负载时工作过程电路

5、如图6.5所示。R－L负载是交流调压器的常见负载。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，由于是感性负载，所以负载电流i0的变换滞后电压的变化，电流i0不能突变，只能从零逐渐增大，当电源电压过零时，电流i0则会滞后一定的相角减小到零，V1管才能关断，所以在电源电压过零点后V1继续导通一段时间，输出电压出现负值。此时晶闸管的导通角θ大于相同控制角情况下的电阻性负载的导通角。6.1.2电路接电感性负载时工作过程在电源电压u的负半周，V2晶闸管承受正向电压，当ωt＝π＋

6、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。由于负载电感产生感应电动势阻止电流的变化，所以电流i0只能反方向从零开始逐渐增大，当电源电压过零时，电流i0则会滞后一定的相角减小到零，V2管才能关断，所以在电源电压过零点后V2继续导通一段时间，输出电压出现正值。6.1.2电路接电感性负载时工作过程可求得导通角θ与控制角α、负载阻抗角φ之间的定量关系表达式为：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

7、严重。6.1.2电路接电感性负载时工作过程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6.7所示，回路中出现很大的直流电流分量，无法维

8、持电路的正常工作。6.1.2电路接电感性负载时工作过程6.2三相交流调压电路6.2.1三相全波相位控制的Y连接调压电路图6.8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