交流電力控制電路

1、交流電力電路及交交流電力電路及交交變頻電路交變頻電路2021/5/281 交流交流交流（交流（ACAC）變換電路，它是將一種形式的交流電）變換電路，它是將一種形式的交流電能變換成另外一種形式的交流電能的電路，可以改變交流電的電壓、電能變換成另外一種形式的交流電能的電路，可以改變交流電的電壓、電流、頻率或相數(shù)等。其中，只改變電壓、電流而不改變交流頻率的電路流、頻率或相數(shù)等。其中，只改變電壓、電流而不改變交流頻率的電路稱為交流電力控制電路，包括交流調(diào)壓電路、交流調(diào)功電路、交流電力稱為交流電力控制電路，包括交流調(diào)壓電路、交流調(diào)功電路、交流電力電子開關(guān)等。在改變電壓、電流的同時，還需要改變其頻率的交流

2、電子開關(guān)等。在改變電壓、電流的同時，還需要改變其頻率的交流交流變稱電路稱為交交流變稱電路稱為交交變頻電路，即直接把一種頻率的交流電變換交變頻電路，即直接把一種頻率的交流電變換成另一種頻率或可變頻率的交流電，因此也稱為直接變頻電路。另外，成另一種頻率或可變頻率的交流電，因此也稱為直接變頻電路。另外，還有一種交還有一種交直直交變頻電路，先將交流電整流成為直流電，再將交變頻電路，先將交流電整流成為直流電，再將直流電經(jīng)無源逆變電路變換成頻率可調(diào)的交流電，這種帶有中間直流環(huán)直流電經(jīng)無源逆變電路變換成頻率可調(diào)的交流電，這種帶有中間直流環(huán)節(jié)的變頻電路也稱為間接變頻電路。節(jié)的變頻電路也稱為間接變頻電路。12.

3、1 交流電力控制電路基本類型及其應(yīng)用交流電力控制電路基本類型及其應(yīng)用 交流電力控制電路是指通過晶閘管等電力電子器件對交流電力控制電路是指通過晶閘管等電力電子器件對輸入、輸出之間的交流電能進(jìn)行變換與控制的電路形式，其輸入、輸出之間的交流電能進(jìn)行變換與控制的電路形式，其常用的控制方式有常用的控制方式有4種：相位控制、周期控制、通斷控制和種：相位控制、周期控制、通斷控制和斬波控制。根據(jù)不同的控制方法可以將交流電力控制電路分?jǐn)夭刂?。根?jù)不同的控制方法可以將交流電力控制電路分為以下幾種基本類型。為以下幾種基本類型。2021/5/2821、交流調(diào)壓電路、交流調(diào)壓電路 采用相位控制方式，通常是將兩個晶閘管

4、反并聯(lián)后串接在每相交流電源與負(fù)載采用相位控制方式，通常是將兩個晶閘管反并聯(lián)后串接在每相交流電源與負(fù)載之間，在電源的每個半周期內(nèi)觸發(fā)一次晶閘管，使之導(dǎo)通。通過控制晶閘管開通時之間，在電源的每個半周期內(nèi)觸發(fā)一次晶閘管，使之導(dǎo)通。通過控制晶閘管開通時所對應(yīng)的相位來調(diào)節(jié)交流輸出電壓的有效值，從而達(dá)到交流調(diào)壓的目的。所對應(yīng)的相位來調(diào)節(jié)交流輸出電壓的有效值，從而達(dá)到交流調(diào)壓的目的。2、交流調(diào)功電路、交流調(diào)功電路 采用周期控制方式，是一種有規(guī)律的通斷控制方式，其電路形式與交流調(diào)壓電采用周期控制方式，是一種有規(guī)律的通斷控制方式，其電路形式與交流調(diào)壓電路基本相同，但在控制方式上，是使晶閘管連續(xù)導(dǎo)通若干個電源電壓

5、周期，再斷開路基本相同，但在控制方式上，是使晶閘管連續(xù)導(dǎo)通若干個電源電壓周期，再斷開若干個周期，每次晶閘管的觸發(fā)時刻均在電源電壓的過零點(diǎn)，即通過改變晶閘管的若干個周期，每次晶閘管的觸發(fā)時刻均在電源電壓的過零點(diǎn)，即通過改變晶閘管的通態(tài)周期數(shù)和斷開周期數(shù)之比，來調(diào)節(jié)交流輸出功率的平均值，從而達(dá)到交流調(diào)功通態(tài)周期數(shù)和斷開周期數(shù)之比，來調(diào)節(jié)交流輸出功率的平均值，從而達(dá)到交流調(diào)功的目的。的目的。3、交流電力電子開關(guān)、交流電力電子開關(guān) 采用無規(guī)律的通斷控制方式，其目的不在于調(diào)節(jié)負(fù)載上的平均輸出功率，而只采用無規(guī)律的通斷控制方式，其目的不在于調(diào)節(jié)負(fù)載上的平均輸出功率，而只是根據(jù)負(fù)載或電源的需要接通或斷開電路

6、，其作用相當(dāng)于無觸點(diǎn)的交流接觸器。由是根據(jù)負(fù)載或電源的需要接通或斷開電路，其作用相當(dāng)于無觸點(diǎn)的交流接觸器。由于電源和負(fù)載的變化通常是隨機(jī)發(fā)生的，因此交流電力電子開關(guān)的這種通斷控制方于電源和負(fù)載的變化通常是隨機(jī)發(fā)生的，因此交流電力電子開關(guān)的這種通斷控制方式也是非周期性的。式也是非周期性的。4、交流斬波調(diào)壓電路、交流斬波調(diào)壓電路 隨著可關(guān)斷器件的發(fā)展及應(yīng)用，串聯(lián)在電源和負(fù)載之間的開關(guān)器件可在一個電隨著可關(guān)斷器件的發(fā)展及應(yīng)用，串聯(lián)在電源和負(fù)載之間的開關(guān)器件可在一個電源周期內(nèi)接通斷開若干次，從而把正弦波電壓斬成若干個脈沖電壓，通過改變開關(guān)源周期內(nèi)接通斷開若干次，從而把正弦波電壓斬成若干個脈沖電壓，通過

7、改變開關(guān)器件的導(dǎo)通比來實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓的目的，同時還可以提高輸入側(cè)的功率因素。器件的導(dǎo)通比來實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓的目的，同時還可以提高輸入側(cè)的功率因素。2021/5/28312.2單相交流調(diào)壓單相交流調(diào)壓反反并并聯(lián)聯(lián)混混合合反反并并聯(lián)聯(lián)橋橋式式混混合合橋橋式式2021/5/284單相交流調(diào)壓器主電路單相交流調(diào)壓器主電路單相交流調(diào)壓電路帶電阻負(fù)載時單相交流調(diào)壓電路帶電阻負(fù)載時的電路圖及其工作波形如圖所示。的電路圖及其工作波形如圖所示。通過調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)角就可以控制輸出電角就可以控制輸出電壓的大小。正、負(fù)半周壓的大小。正、負(fù)半周的起始的起始時刻（時刻（ =0）均為電壓過零點(diǎn)。）均為電壓過零點(diǎn)。在穩(wěn)態(tài)情況下，為使

8、輸出波形對在穩(wěn)態(tài)情況下，為使輸出波形對稱，應(yīng)使正負(fù)半周稱，應(yīng)使正負(fù)半周角相等。角相等。2021/5/285電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載公式公式晶閘管電流平均值晶閘管電流平均值晶閘管電流有效值晶閘管電流有效值負(fù)載電阻電壓的有效值負(fù)載電阻電壓的有效值11dT221sind()(1cos )22UUIttRR211T2sin11sin2d()1222UtUItRR2011112sind()sin22UUttU2021/5/286電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載負(fù)載電阻電流的有效值負(fù)載電阻電流的有效值功率因數(shù)功率因數(shù)控制角的移相范圍為控制角的移相范圍為00UIR0001 011cossin22U IUU IU 0 a 當(dāng)

9、當(dāng)=0時，功率因素時，功率因素COS=1，增大，輸入電流滯后電增大，輸入電流滯后電壓且畸變，壓且畸變， COS降低。降低。2021/5/287電感性負(fù)載電感性負(fù)載帶感性負(fù)載的單相調(diào)壓電路 輸出電壓、電流輸出電壓、電流波形與控制角波形與控制角、負(fù)載阻抗角負(fù)載阻抗角都有都有關(guān)系。關(guān)系。2021/5/288單相交流調(diào)壓帶電感性負(fù)載電路波形單相交流調(diào)壓帶電感性負(fù)載電路波形 2021/5/289單相交流調(diào)壓帶電單相交流調(diào)壓帶電感性負(fù)載電路波形感性負(fù)載電路波形 （1） ，180180，正負(fù)半周電流波形斷續(xù)，正負(fù)半周電流波形斷續(xù)， 越大，越大，越小。即越小。即的移的移相范圍在相范圍在（180- ）范）范圍內(nèi)

10、，可以得到連續(xù)可調(diào)圍內(nèi)，可以得到連續(xù)可調(diào)的交流電壓。其電流、電的交流電壓。其電流、電壓波形如圖。壓波形如圖。2021/5/28109、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。21.11.421.11.4Thursday, November 04, 202110、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。16:31:3216:31:3216:3111/4/2021 4:31:32 PM11、人總是珍惜為得到。21.11.416:31:3216:31Nov-214-Nov-2112、人亂于心，不寬余請。16:31:3216:31:3216:31Thursday, November 04, 202113、生氣是拿別

11、人做錯的事來懲罰自己。21.11.421.11.416:31:3216:31:32November 4, 202114、抱最大的希望，作最大的努力。2021年11月4日星期四下午4時31分32秒16:31:3221.11.415、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。2021年11月下午4時31分21.11.416:31November 4, 202116、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2021年11月4日星期四16時31分32秒16:31:324 November 202117、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。下午4時31分32秒下午4時31分16:31:3221.11.4119、 人的價

12、值，在招收誘惑的一瞬間被決定。21.11.421.11.4Thursday, November 04, 202110、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。16:31:3216:31:3216:3111/4/2021 4:31:32 PM11、人總是珍惜為得到。21.11.416:31:3216:31Nov-214-Nov-2112、人亂于心，不寬余請。16:31:3216:31:3216:31Thursday, November 04, 202113、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。21.11.421.11.416:31:3216:31:32November 4, 202114、抱最大的希望，作最大的

13、努力。2021年11月4日星期四下午4時31分32秒16:31:3221.11.415、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。2021年11月下午4時31分21.11.416:31November 4, 202116、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2021年11月4日星期四16時31分32秒16:31:324 November 202117、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。下午4時31分32秒下午4時31分16:31:3221.11.412單相交流調(diào)壓帶電單相交流調(diào)壓帶電感性負(fù)載電路波形感性負(fù)載電路波形 （2）= ，=180=180，正負(fù)半周電流臨界連續(xù)，正負(fù)半周電流臨界連續(xù)， 相當(dāng)于晶閘管

14、失去控制。相當(dāng)于晶閘管失去控制。其電流、電壓波形如圖。其電流、電壓波形如圖。2021/5/2813單相交流調(diào)壓帶電單相交流調(diào)壓帶電感性負(fù)載電路波形感性負(fù)載電路波形 （3）180180，如果采用窄脈沖觸發(fā)，當(dāng)，如果采用窄脈沖觸發(fā)，當(dāng)ug2出出現(xiàn)時，現(xiàn)時，VT1管的電流還未到零，管的電流還未到零，VT1管不能關(guān)斷，管不能關(guān)斷，VT2管不能導(dǎo)通，等到管不能導(dǎo)通，等到VT1管中流過的電流為零管中流過的電流為零并關(guān)斷時，并關(guān)斷時， ug2 脈沖已經(jīng)消失，此時脈沖已經(jīng)消失，此時VT2管雖受管雖受正壓，但也無法導(dǎo)通。到第三個半波時，正壓，但也無法導(dǎo)通。到第三個半波時， ug1又又觸發(fā)觸發(fā)VT1導(dǎo)通，這樣負(fù)載

15、電流只有正半波部分，導(dǎo)通，這樣負(fù)載電流只有正半波部分，出現(xiàn)很大直流分量，電路不能正常工作。其電流、出現(xiàn)很大直流分量，電路不能正常工作。其電流、電壓波形如圖。因而帶電感性負(fù)載時，晶閘管不電壓波形如圖。因而帶電感性負(fù)載時，晶閘管不能用窄脈沖觸發(fā)，可用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。這能用窄脈沖觸發(fā)，可用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。這樣即使樣即使 ，則在剛開始觸發(fā)晶閘管的幾個周，則在剛開始觸發(fā)晶閘管的幾個周波內(nèi)，兩管的電流波形還是不對稱的，但經(jīng)幾個波內(nèi)，兩管的電流波形還是不對稱的，但經(jīng)幾個周波后，負(fù)載電流即成為對稱連續(xù)的正弦波。周波后，負(fù)載電流即成為對稱連續(xù)的正弦波。2021/5/2814電感性負(fù)載電感性負(fù)載單相交流調(diào)

16、壓電路以單相交流調(diào)壓電路以a a為為參變量的參變量的和和a a關(guān)系曲線關(guān)系曲線單相交流調(diào)壓特點(diǎn)：單相交流調(diào)壓特點(diǎn)：1）電阻性負(fù)載時，負(fù)載電流波形）電阻性負(fù)載時，負(fù)載電流波形與單相橋式可控整流交流側(cè)電流一與單相橋式可控整流交流側(cè)電流一致。改變控制角致。改變控制角可以連續(xù)改變負(fù)可以連續(xù)改變負(fù)載電壓有效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目載電壓有效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目的。的。2）電感性負(fù)載時，不能用窄脈沖）電感性負(fù)載時，不能用窄脈沖觸發(fā)。否則當(dāng)觸發(fā)。否則當(dāng)時，時， 隨著隨著的增加而減小。的增加而減小。2021/5/2815 當(dāng)相位控制的交流調(diào)壓電當(dāng)相位控制的交流調(diào)壓電路所帶負(fù)載為異步電動機(jī)或其路所帶負(fù)載為異步電動機(jī)

17、或其他三相負(fù)載時，需要采用三相他三相負(fù)載時，需要采用三相交流調(diào)壓電路。交流調(diào)壓電路。2021/5/2816帶零線的星形連接反并聯(lián)帶零線的星形連接反并聯(lián) 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路帶零線的星形連接反并聯(lián)調(diào)壓電路帶零線的星形連接反并聯(lián)調(diào)壓電路其三相負(fù)載連接為星形，其三相負(fù)載連接為星形，各相通過零線自成回路，各相通過零線自成回路，相當(dāng)于三個相位互差相當(dāng)于三個相位互差120的單相反并聯(lián)交的單相反并聯(lián)交流調(diào)壓電路的組合，因流調(diào)壓電路的組合，因此其控制角此其控制角的移相范的移相范圍為圍為0180，各相，各相輸出電壓、電流及電路輸出電壓、電流及電路中晶閘承受的電壓、電中晶閘承受的電壓、電流與單相交流電

18、壓調(diào)壓流與單相交流電壓調(diào)壓電路一致。缺點(diǎn)是三次電路一致。缺點(diǎn)是三次諧波在零線中的電流較諧波在零線中的電流較大。大。2021/5/2817星形連接帶中線的星形連接帶中線的 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路 如上圖所示為負(fù)載按連接的三相交如上圖所示為負(fù)載按連接的三相交流調(diào)壓電路流調(diào)壓電路( (星形帶中性線的三相星形帶中性線的三相交流調(diào)壓路交流調(diào)壓路) )，該電路各相通過零，該電路各相通過零線自成回路，它相當(dāng)于三只單相晶線自成回路，它相當(dāng)于三只單相晶閘管交流調(diào)壓器的組合。閘管交流調(diào)壓器的組合。2021/5/2818星形連接帶中線的星形連接帶中線的 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路 電路中晶閘管承受的

19、電壓、電流就是接于相電壓的單相調(diào)壓器需要考慮的數(shù)值，該電路的缺陷是在零線中三次諧波電流很大。由于三次諧波屬于零序分量，它在零線中的電流值為各相三次諧波電流值的代數(shù)和。2021/5/2819用三對反并聯(lián)晶閘管連接用三對反并聯(lián)晶閘管連接 成三相三線交流調(diào)壓電路成三相三線交流調(diào)壓電路三相三線交流調(diào)壓電路三相三線交流調(diào)壓電路2021/5/2820用三對反并聯(lián)晶閘管連接用三對反并聯(lián)晶閘管連接 成三相三線交流調(diào)壓電路成三相三線交流調(diào)壓電路 上圖為用三對反并聯(lián)晶閘管接成的三相三線交流調(diào)壓電路。 負(fù)載可以接成星形，也可接成三角形。由于沒有零線，每相電流必須和另一相構(gòu)成回路，與三相全控橋整流一樣，應(yīng)采用寬脈沖或

20、雙窄脈沖觸發(fā)。2021/5/2821用三對反并聯(lián)晶閘管連接用三對反并聯(lián)晶閘管連接 成三相三線交流調(diào)壓電路成三相三線交流調(diào)壓電路2021/5/2822晶閘管與負(fù)載連接成內(nèi)三晶閘管與負(fù)載連接成內(nèi)三 角形的三相交流調(diào)壓電路角形的三相交流調(diào)壓電路連接成內(nèi)三角形的交流調(diào)壓電路2021/5/2823晶閘管與負(fù)載連接成內(nèi)三晶閘管與負(fù)載連接成內(nèi)三 角形的三相交流調(diào)壓電路角形的三相交流調(diào)壓電路 如上圖所示，可以看成是三個由線電壓供電的單相交流調(diào)壓電路的組合。晶閘管點(diǎn)應(yīng)定在線電壓的零點(diǎn)上，VT1VT6的觸發(fā)脈沖依次相差60度。2021/5/2824晶閘管與負(fù)載連接成內(nèi)三晶閘管與負(fù)載連接成內(nèi)三 角形的三相交流調(diào)壓電

21、路角形的三相交流調(diào)壓電路 無論是電阻性負(fù)載還是電感性負(fù)載，無論是電阻性負(fù)載還是電感性負(fù)載，每一相都可當(dāng)作單相交流調(diào)壓電路來每一相都可當(dāng)作單相交流調(diào)壓電路來分析，單相交流調(diào)壓電路的方法和結(jié)分析，單相交流調(diào)壓電路的方法和結(jié)果都可沿用，注意把單相相電壓改成果都可沿用，注意把單相相電壓改成線電壓即可。線電壓即可。2021/5/2825 常見三相交流調(diào)壓器常見三相交流調(diào)壓器 2021/5/28262021/5/2827 12.3交流電力控制電路交流電力控制電路1. 1. 過零觸發(fā)的概念過零觸發(fā)的概念 前述可控整流和有源逆變電路都采用移相觸發(fā)控制，這種觸發(fā)方式使得電路輸出為缺角的正弦波，包含大量的高次諧波

22、。為了彌補(bǔ)這種不足，可采用過零觸發(fā)或稱零觸發(fā)。過零觸發(fā)是指在正弦交流電壓過零時，觸發(fā)晶閘管，使晶閘管或者處于全導(dǎo)通或者處于全阻斷，使負(fù)載得到完整的正弦波。2021/5/2828由過零觸發(fā)開關(guān)電路組由過零觸發(fā)開關(guān)電路組 成的單相交流調(diào)功器成的單相交流調(diào)功器2. 2. 交流調(diào)功器交流調(diào)功器( (周波控制器周波控制器) )的工作原理的工作原理 交流過零觸發(fā)開關(guān)電路就是利用零觸發(fā)方交流過零觸發(fā)開關(guān)電路就是利用零觸發(fā)方式來控制晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷。交流零觸式來控制晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷。交流零觸發(fā)開關(guān)使電路在電壓為零或零附近瞬間接發(fā)開關(guān)使電路在電壓為零或零附近瞬間接通，利用管子電流小于維持電流使管子自通，利用

23、管子電流小于維持電流使管子自行關(guān)斷，這種開關(guān)對外界的電磁干擾最小。行關(guān)斷，這種開關(guān)對外界的電磁干擾最小。2021/5/2829由過零觸發(fā)開關(guān)電路組由過零觸發(fā)開關(guān)電路組 成的單相交流調(diào)功器成的單相交流調(diào)功器 由過零觸發(fā)開關(guān)電路組成的單相交流調(diào)功器，是采用周期控制的方式。即將交流電源與負(fù)載接通幾個整周期，再斷開幾個整周期，通過改變接通周期數(shù)與斷開周期數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載上的平均功率。即通過控制導(dǎo)通比D=n/m可以調(diào)節(jié)平均功率。2021/5/2830由過零觸發(fā)開關(guān)電路組由過零觸發(fā)開關(guān)電路組 成的單相交流調(diào)功器成的單相交流調(diào)功器3. 3. 零觸發(fā)的兩種工零觸發(fā)的兩種工作模式作模式（1） 固定周期控制總控

24、制周期數(shù)m不變，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通周期數(shù)n來調(diào)節(jié)導(dǎo)通比，進(jìn)而調(diào)節(jié)平均輸出功率。1）全周波連續(xù)控制2021/5/2831由過零觸發(fā)開關(guān)電路組由過零觸發(fā)開關(guān)電路組 成的單相交流調(diào)功器成的單相交流調(diào)功器（1 1）固定周期控制2）全周波全周波斷續(xù)式斷續(xù)式2021/5/2832由過零觸發(fā)開關(guān)電路組由過零觸發(fā)開關(guān)電路組 成的單相交流調(diào)功器成的單相交流調(diào)功器（2）可變周期控制：）可變周期控制：即導(dǎo)通周期數(shù)即導(dǎo)通周期數(shù)n不變，不變，而改變控制周期數(shù)而改變控制周期數(shù)m，從而控制導(dǎo)通比及輸出從而控制導(dǎo)通比及輸出功率。功率。2021/5/2833 采用晶閘管反并聯(lián)的交流開關(guān)電路采用晶閘管反并聯(lián)的交流開關(guān)電路 2021/5

25、/2834 上圖為普通晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成的 交流開關(guān)。當(dāng)S閉合時，兩只晶閘管 均以管子本身的陽極電壓作為觸發(fā)電壓進(jìn)行觸發(fā)，具有強(qiáng)觸發(fā)性質(zhì)，即使對觸發(fā)電流很大的管子也能可靠觸發(fā)。隨著交流電源的交變，兩個晶閘管輪流導(dǎo)通，負(fù)載上得到的基本上是正弦電壓。2021/5/2835采用雙向晶閘管的交流開關(guān)電路采用雙向晶閘管的交流開關(guān)電路 2021/5/2836 上圖為采用雙向晶閘管的交流上圖為采用雙向晶閘管的交流開關(guān)，雙向晶閘管為開關(guān)，雙向晶閘管為I+I+、觸觸發(fā)方式，其線路簡單，但工作發(fā)方式，其線路簡單，但工作頻率低頻率低( (小于小于400Hz)400Hz)。2021/5/2837單只普通晶閘管交流開關(guān)電

26、路單只普通晶閘管交流開關(guān)電路 2021/5/2838 上圖為只用一只普通晶閘管構(gòu)成的交流開關(guān)電路，該電路包含一個由二極管組成的整流橋。晶閘管只受正壓，不受反壓。其缺點(diǎn)是由于串聯(lián)元件多，其壓降損耗較大。2021/5/2839晶閘管投切電容（Thyristor SwitchedCapacitorTSC）圖 TSC基本原理圖a) 基本單元單相簡圖 b) 分組投切單相簡圖交流電力電子開關(guān)作用對無功功率控制，可提高功率因數(shù)，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，改善供電質(zhì)量。性能優(yōu)于機(jī)械開關(guān)投切的電容器。結(jié)構(gòu)和原理晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路。實(shí)際常用三相，可三角形聯(lián)結(jié)，也可星形聯(lián)結(jié)。2021/5/2840晶閘管的投切選擇晶閘管

27、投入時刻的原則：該時刻交流電源電壓和電容器預(yù)充電電壓相等，這樣電容器電壓不會產(chǎn)生躍變，就不會產(chǎn)生沖擊電流。理想情況下，希望電容器預(yù)充電電壓為電源電壓峰值，這時電源電壓的變化率為零，電容投入過程不但沒有沖擊電流，電流也沒有階躍變化。12ttttusiCuCVT1VT2ttuVT1uusiCuCCVT1VT2VT1圖4-16 TSC理想投切時刻原理說明交流電力電子開關(guān)2021/5/2841TSC電路也可采用晶閘管和二極管反并聯(lián)的方式交流電力電子開關(guān)由于二極管的作用，在電路不導(dǎo)通時uC總會維持在電源電壓峰值。成本稍低，但響應(yīng)速度稍慢，投切電容器的最大時間滯后為一個周波。12ttttusiCuCVT1

28、VT2ttuVT1uusiCuCCVT1VT2VT1圖4-16 TSC理想投切時刻原理說明2021/5/2842RL圖4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3圖 斬控式交流調(diào)壓電路斬波調(diào)壓電路交流交流斬波調(diào)壓電路通常采用全控器件作為開關(guān)器件，電路如斬波調(diào)壓電路通常采用全控器件作為開關(guān)器件，電路如圖所示。在交流電源圖所示。在交流電源u1的正半周，用的正半周，用V1進(jìn)行斬波控制，進(jìn)行斬波控制，V3和和VD3為感性負(fù)載電流提供續(xù)流通路，在為感性負(fù)載電流提供續(xù)流通路，在u1的負(fù)半周，用的負(fù)半周，用V2進(jìn)行斬波控制，進(jìn)行斬波控制，V4和和VD4為負(fù)載電流提供續(xù)流通路。為負(fù)載電流提供續(xù)流

29、通路。因此，輸入、輸因此，輸入、輸出均為交流電壓，出均為交流電壓，V1V4均需要有均需要有雙向阻斷功能，雙向阻斷功能，因此在各管支路因此在各管支路中需串聯(lián)快恢復(fù)中需串聯(lián)快恢復(fù)二極管二極管VD1VD4，以承受關(guān)，以承受關(guān)斷時的反向電壓。斷時的反向電壓。2021/5/2843 斬控式交流調(diào)壓電路在交流電源u1的正半周RL圖4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3圖4-7 斬控式交流調(diào)壓電路斬波調(diào)壓電路用V1進(jìn)行斬波控制用V3給負(fù)載電流提供續(xù)流通道2021/5/2844RL圖4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3用V2進(jìn)行斬波控制用V4給負(fù)載電流提供續(xù)流通道圖4

30、-7 斬控式交流調(diào)壓電路 斬控式交流調(diào)壓電路在交流電源u1的負(fù)半周2021/5/2845 特性特性電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形電源電流的基波分量和電源電壓同相位，即位移因數(shù)為1。電源電流不含低次諧波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波。功率因數(shù)接近1。2021/5/284612.4 交交變頻器交交變頻器晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器(Cycloconvertor)u 把電網(wǎng)頻率的交流電變成可調(diào)頻率的交把電網(wǎng)頻率的交流電變成可調(diào)頻率的交流電的變流電路，流電的變流電路，屬于直接變頻電路屬于直接變頻電路。u有單相和三相；有環(huán)流方式與無

31、環(huán)流方式有單相和三相；有環(huán)流方式與無環(huán)流方式 u廣泛用于大功率交流電動機(jī)調(diào)速傳動系統(tǒng)，廣泛用于大功率交流電動機(jī)調(diào)速傳動系統(tǒng)，實(shí)際使用的主要是三相輸出交交變頻電路。實(shí)際使用的主要是三相輸出交交變頻電路。2021/5/28471) 電路構(gòu)成和基本工作原理電路構(gòu)成和基本工作原理ZPN輸出電壓平均輸出電壓圖4-18OuouoP=0P=2P=2t圖4-18 單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形 單相交交變頻器電路構(gòu)成如圖4-18，由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，和直流電動機(jī)可逆調(diào)速用的四象限變流電路完全相同。變流器P和N都是相控整流電路。2021/5/2848工作原理P組工作時，負(fù)載電流io為正

32、正。N組工作時，io為負(fù)負(fù)。兩組變流器按一定的頻率交替工作，負(fù)載就得到該頻率的交流電。改變兩組變流器的切換頻率，就可改變輸出頻率o 。改變變流電路的控制角，就可以改變交流輸出電壓的幅值。ZPN輸出電壓平均輸出電壓圖4-18OuouoP=0P=2P=2t圖4-18 單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形2021/5/2849為使為使u uo o波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對 角進(jìn)行調(diào)制。角進(jìn)行調(diào)制。在半個周期內(nèi)讓P組 角按正弦規(guī)律從90減到0或某個值，再增加到90，每個控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增至最高，再減到零。另外半個周期可對N組進(jìn)行同樣的控制。uo

33、由若干段電源電壓拼接而成，在uo的一個周期內(nèi)，包含的電源電壓段數(shù)越多，其波形就越接近正弦波。2021/5/2850 2) 整流與逆變工作狀態(tài)a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖4-19 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)阻感負(fù)載為例，也適用于交流電動機(jī)負(fù)載。把交交變頻電路理想化，忽略變流電路換相時uo的脈動分量，就可把電路等效成圖4-19a所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)。2021/5/2851設(shè)負(fù)載阻抗角為j ，則輸出電流滯后輸出電壓j 角。兩組變流電路采取無環(huán)流工

34、作方式，即一組變流電路工作時，封鎖另一組變流電路的觸發(fā)脈沖。a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖4-19 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)2021/5/2852工作狀態(tài)圖4-19 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖4-19 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)t1t3期間：io正半周，正組工作，反組被封鎖。

35、t1 t2： uo和io均為正，正組整流，輸出功率為正。t2 t3 ： uo反向， io仍為正，正組逆變，輸出功率為負(fù)。2021/5/2853t t3 3 t t5 5期間：期間： i io o負(fù)半周，反組負(fù)半周，反組工作，正組被封鎖。工作，正組被封鎖。t t3 3 t t4 4 ：u uo o和和i io o均為負(fù)，均為負(fù)，反組整流，輸出功率為正。反組整流，輸出功率為正。t t4 4 t t5 5 ： u uo o反向，反向， i io o仍為仍為負(fù)，反組逆變，輸出功率負(fù)，反組逆變，輸出功率為負(fù)。為負(fù)。a)整流 逆變阻斷圖4-19b)PNttttt整流 逆變阻斷OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP圖4-19 理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)小結(jié)小結(jié)：哪一組工作由io方向決定，與uo極性無關(guān)。工作在整流還是逆變，則根據(jù)uo方向與io方向是否相同確定。2021/5/2854 當(dāng)uo和io的相位差小于90時，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量