电力电子课件 - 华中科技大学 - 第6章 交流 - 交流变换器.ppt

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1、第6章交流-交流变换器6.0引言6.1晶闸管交流电压控制器的类型6.2单相交流电压控制器6.3三相全波交流电压控制器*6.4变压器抽头电压控制器*6.5晶闸管相控交流/交流直接变频器*6.6矩阵式交流/交流变频器6.7本章小结6交流-交流变换器本章主要讲述交流-交流变流电路把一种形式的交流电变成另一种形式交流电的电路交流电压控制器频率不变，仅改变电压大小交流调压电路相位控制交流调功电路通断控制变频器实现频率变换亦可改变电压大小交交变频直接交直交变频间接采用晶闸管作开关器件时，依靠交流电源瞬时值过零及反向来关断晶闸管。晶闸管开关器件的开通则

2、可采用移相控制，改变控制角调控变换器输出电压的大小。单相电压控制器常用于小功率单相电动机、照明和电加热控制，三相交流-交流电压控制器的输出是三相恒频变压交流电源，通常给三相交流异步电动机供电，实现异步电动机的变压调速，或作为异步电动机的启动器使用。6.0引言6.1.1单相全控6.1.2带中线星形联结6.1.3无中线的三相连接6.1.4三角形联结的控制器6.1晶闸管交流电压控制器的类型（a）单相全控通态时：断态时：两个反并联开关器件负载电压、负载功率的大小由控制角a确定6.1.1单相全控（b）带中线星形联接时，中线电流约等于相电流三个单相交流

3、电压控制器可组合成带中线的三相交流电压控制器缺点中线电流大6.1.2带中线星形联结（c）无中线的三相联接输入电流中没有3次及3的倍数次谐波电流6.1.3无中线的三相连接(d)Δ联接的交流电压控制器只适用于允许断开6根出线端子的三角形负载6.1.4三角形联结的交流电压控制器6.2.1电阻负载6.2.2电阻、电感性负载*6.2.3PWM交流电压控制器6.2单相交流电压控制器利用傅立叶级数可求出基波及各次谐波。6.2.1电阻负载表6.1不同触发角时基波和3~15次谐波电压(电流)的相对值6.2.1电阻负载（续）图6.3电阻负载、不同触发角α时

4、基波及谐波幅值分布图6.2.1基波及谐波分布图(a)电路（1）a=f时，均为正弦波6.2.2电阻、电感性负载（续1)（2）af时，(e)导通角与控制角的关系曲线（以负载阻抗角为参变量）6.2.2电阻、电感性负载（续3）（f）晶闸管电流的标么值与控制角的关系曲线6.2.2电阻、电感性负载（续4）例6-1单相交流调压器控制230v交流电源的输出功率，负载电阻为23Ω、感抗为23Ω，求（1）a角控制范围；（2）最大电流有效值；（3）最

5、大功率和功率因数。解:(1)；(2)时，最大电流有效值为：(3)最大功率(时)注：在a>amin的非正弦电流工作下，功率因数<基波相移因数。S3,S4:负载续流开关S1~S4:自关断功率器件优点：输出电压谐波含量少*6.2.3PWM交流电压控制器6.3.1三相星形联结交流电压控制器6.3.2三相开口三角形交流电压控制器6.3三相全波交流电压控制器6.3.1三相Y联结电压控制器(a)电路(b)矢量图控制角a=0，三相同时导电，180°导电。六个晶闸管T1－T6的触发信号依序相差60°，脉宽大于60°，各相电源由负变正的过零点为控制角a的计算

6、起点。(a)电路两相同时导电，导电角120°.6.3.1三相Y联结电压控制器(续1)a=60°:(a)电路a=150°:完全不能导电。a=120°:两相间断导电，导电角小于120°。6.3.1三相Y联结电压控制器(续2)工作状态小结：（1）a＜30°：处于第一类工作状态（三相同时导电）。（2）30°＜a＜60°：每隔30°交替地出现第一类和第二类工作状态。（3）60°150°：电路全断流，不能工作。所以电阻负载控制角a的调控

7、范围为：0°~150°,三相阻感性负载，分析方法与单相电路相同。6.3.1三相Y联结电压控制器(续3)图6.7三相开口三角形电压控制器绕组相电流小于输入线电流可看作三个独立的单相电路分别分析。6.3.2三相开口三角形电压控制器*6.4变压器抽头电压控制器图中输出电压Vo的包络线为：OABDHKG*6.4变压器抽头电压控制器优点：负载电压、电流谐波可控性好，输入电流的谐波含量少k=0,1,2….6.5.1基本工作原理6.5.2实用电路结构6.5.3交流/交流相控直接变频的优缺点*6.5晶闸管相控交流－交流直接变频器正反组单相全控桥变流器并联

8、(类似直流可逆主电路)构成单相输出的相控交交直接变频器。控制正反组变流器的ap、an随时间周期性变化，负载端电压就成为频率可控的交流电压。图(d)表明：负载输出电流