电力电子技术第4章交流-交流变换电路ppt课件.ppt

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1、第4章交流-交流变换电路4.1概述AC-AC变换器：把一种形式的交流电变换成另一种形式的交流电的电力电子变换装置。AC-AC变换主要包括交流调压技术、交流调功或无触点开关技术、直接交流变频技术等。（1）交流调压电路只改变交流电压的大小，分为相控调压和斩控调压两类。相控交流调压电路采用两只反并联晶闸管构成双向可控开关，通过调节晶闸管的触发控制角来改变输出电压的幅值。而PWM斩控调压则利用全控型器件构成交流开关斩波电路，以改变PWM占空比来调节输出交流电压的大小。（2）交流调功电路或无触点开关电路对交流电源实现通断控制，

2、电路结构与相控交流调压类似。区别在于调功电路仅在交流电过零时刻开关。在接通期间，负载上承受的电压与流过的电流均是正弦波，仅仅表现为负载通断。交流调压和交流调功技术统称为交流开关控制技术或交流电力控制技术。（3）交-交变频电路也称直接变频电路（或周波变流器），它不通过中间直流环节把电网频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变换电路，包括相控式交-交变频和矩阵式交-交变频。4.2、交流调压电路交流调压就是把固定幅值、频率的交流电变成幅值可调的交流电。（1）自耦变压器调压：输入输出电压波形如图4-1(a)所示。（2）相控

3、式交流调压：用两只反并联晶闸管实现可控双向开关，通过改变触发脉冲相位来调节输出电压，如图4-1(b)。（3）斩控式交流调压：用全控型器件实现可控双向开关，在图中阴影部分的时间内关断开关，在其他时间内接通开关，如图4-1(c)。图4-1交流调压的几种方案比较4.2.1、相控式交流调压电路1、单相调压电路(电阻性负载)图4-2（1）电路结构和工作原理波形（2）仿真与实验波形(a)α=30˚(b)α=60˚(c)α=90˚(d)α=120˚单相交流调压器带电阻性负载不同控制角时的仿真和实验波形（3）基本数量关系1）负载上交

4、流电压有效值U与控制角α的关系为2）流过负载中的电流有效值I为3）流过晶闸管中的电流有效值4）输入电路的功率因数5）电路的移相范围为0~π2、单相调压电路(阻-感负载)（1）电路结构和工作原理波形图4-3阻-感性负载时单相交流调压电路的主电路（2）电感性负载的工作情况当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角θ的大小，不但与控制角α有关，而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点，α的最大范围是。单相交流调压可归纳以下三点

5、：①带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可以改变负载电压有效值。②带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则当α<φ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象，电流出现很大的直流分量。③带电感性负载时，α的移相范围为φ~180度，带电阻性负载时移相范围为0~180度。2、三相交流调压电路（1）主电路的接线形式三相晶闸管交流调压器主电路有几种不同的接线形式，其工作性能也不相同。三相晶闸管交流调压电路的联结形式如图4-4所示。在三相交流调压电路的6种接线方式中，比较常用的为图4-4（b）和（

6、c）两种方式。（2）各种电路的工作性能特点表4-l中对各种电路的工作性能特点进行了比较。表中，U为电源线电压，I为电源线电流。a)带中性线星形联结b)开三角联结c)无中性线星形联结d)三相两线控制联结e)三线单方向控制联结f)星形中心控制联结图4-4三相晶闸管交流调压电路的联结形式（3）三对反并联晶闸管连成三相三线交流调压电路图4-5对触发脉冲电路的要求是：① 三相正(或负)触发脉冲依次间隔120度，而每一相正、负触发脉冲间隔180度。② 为了保证电路起始工作时能两相同时导通，以及在感性负载和控制角较大时，仍能保持

7、两相同时导通，与三相全控整流桥一样，要求采用双脉冲或宽脉冲触发。③为了保证输出电压对称可调，应保持触发脉冲与电源电压同步。（4）三相调压电路在纯电阻性负载时的工作情况①控制角α=0º在各相的正半周正向晶闸管导通，而负半周反向晶闸管导通，所以负载上获得的调压电压仍为完整的正弦波。α=0º时如果忽略晶闸管的管降压，此时调压电路相当于一般的三相交流电路，加到其负载上的电压是额定电源电压。下图为U相负载电压波形。归纳α=0º时的导通特点如下：每管持续导通180º；每60º区间有三个晶闸管同时导通。三相全波星形无中线调压电路α

8、=0º时的波形图4-6②控制角α=30º各相电压过零30º后触发相应晶闸管。以U相为例，uU过零变正30º后发出VT1的触发脉冲ug1，uU过零变负30º后发出VT4的触发脉冲ug2。归纳α=30º时的导通特点如下：每管持续导通150º；有的区间由两个晶闸管同时导通构成两相流通回路，也有的区间三个晶闸管同时导通构成三相流通回路。三相全波星形无中