交流交流變換電路

1、關(guān)于交流交流變換電路第一張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2、晶閘管交流調(diào)壓器 交流調(diào)壓電路常由晶閘管組成，用于調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。晶閘管交流調(diào)壓器具有體積小、重量輕的特點(diǎn)。輸出是交流電壓，但不是正弦波形，諧波分量大，功率因數(shù)也較低。 交流調(diào)壓控制常用相位控制。它是使晶閘管在電源電壓每一周期中、在選定的時(shí)刻將負(fù)載與電源接通，改變選定的時(shí)刻可達(dá)到調(diào)壓的目的。 第二張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2.1、單相交流調(diào)壓電路1、單相調(diào)壓電路的結(jié)構(gòu)和工作原理(電阻性負(fù)載)圖5-7（1）電路結(jié)構(gòu)和工作原理波形（2）仿真與實(shí)驗(yàn)波形第三張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 (

2、a) =30 (b) =60第四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 (c)=90 (d) =120單相交流調(diào)壓器帶電阻性負(fù)載不同控制角時(shí)的仿真和實(shí)驗(yàn)波形第五張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、單相調(diào)壓電路的結(jié)構(gòu)和工作原理(阻-感負(fù)載)圖4-3（1）電路結(jié)構(gòu)和工作原理波形第六張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）電感性負(fù)載的工作情況當(dāng)電源電壓反向過零時(shí)，由于負(fù)載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻止電流變化，故電流不能立即為零，此時(shí)晶閘管導(dǎo)通角的大小，不但與控制角有關(guān)，而且與負(fù)載阻抗角有關(guān)。兩只晶閘管門極的起始控制點(diǎn)分別定在電源電壓每個(gè)半周的起始點(diǎn)，的最大范圍是 。 第七張，PPT

3、共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 單相交流調(diào)壓可歸納以下三點(diǎn)： 帶電阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流波形與單相橋式可控整流交流側(cè)電流波形一致，改變控制角可以改變負(fù)載電壓有效值。 帶電感性負(fù)載時(shí)，不能用窄脈沖觸發(fā)，否則當(dāng)150以后，負(fù)載上沒有交流電壓輸出。當(dāng)Ug1觸發(fā)VT1時(shí)，盡管VT6的觸發(fā)脈沖仍存在，但由于uUuV，即VT1、VT6承受反向電壓，不可能導(dǎo)通，因此輸出電壓為零。因此=0時(shí)輸出全電壓，增大則輸出電壓減小，=150時(shí)輸出電壓為零。每相負(fù)載上的電壓已不是正弦波，但正、負(fù)半周對稱。因此，輸出電壓中只有奇次諧波，以三次諧波所占比重最大。由于這種線路沒有零線，故無三次諧波通路，減少了三次諧波對電源的影

4、響。 第二十四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）三相調(diào)壓電路在電感性負(fù)載時(shí)的工作情況 三相交流調(diào)壓電路在電感性負(fù)載下的情況要比單相電路復(fù)雜得多，很難用數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行描述。從實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)三相交流調(diào)壓電路帶電感性負(fù)載時(shí)，同樣要求觸發(fā)脈沖為寬脈沖，而脈沖移相范圍為：0150 。隨著增大則輸出電壓減小。 第二十五張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5.1、晶閘管交流調(diào)功器和交流開關(guān)交流電力控制電路只改變交流電壓、電流的幅值或?qū)涣麟娐愤M(jìn)行通斷控制，而不改變交流電的頻率。它包括交流開關(guān)、交流調(diào)功和交流調(diào)壓等；交流電力控制電路主要采用通斷控制或相位控制方式。交流開關(guān)和交流調(diào)功主要采用通

5、斷控制，而交流調(diào)壓通常采用相位控制。1）通斷控制。即把晶閘管作為開關(guān)，將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)周期，然后再斷開一定周期，通過改變通斷時(shí)間比值達(dá)到調(diào)壓目的。這種控制方式電路簡單，功率因數(shù)高，適用于較大時(shí)間常數(shù)的負(fù)載；缺點(diǎn)是輸出電壓或功率調(diào)節(jié)不平滑。2）相位控制。它使晶閘管在電源電壓每一周期內(nèi)選定的時(shí)刻將負(fù)載與電源接通，改變選定的導(dǎo)通時(shí)刻就可達(dá)到調(diào)壓的目的。第二十六張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1、晶閘管交流調(diào)功器 使晶閘管交流開關(guān)在端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行關(guān)斷，就可使電路波形為正弦整周期形式，這樣可以避免高次諧波的產(chǎn)生。這種觸發(fā)方式稱為過零觸發(fā)或

6、零觸發(fā)。交流零觸發(fā)開關(guān)對外界的電磁干擾最小。 實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)的方法如下：在設(shè)定的周期TC內(nèi)，用零電壓開關(guān)接通幾個(gè)周波然后斷開幾個(gè)周波，改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)的通斷時(shí)間比例，可調(diào)節(jié)負(fù)載上的交流平均電壓，即可達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載功率的目的。這種裝置也稱為調(diào)功器或周波控制器。第二十七張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 過零觸發(fā)輸出電壓波形圖5-4第二十八張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 設(shè)在Tc內(nèi)導(dǎo)通的周波數(shù)為n，每個(gè)周波的周期為T，輸出電壓有效值是 則調(diào)功器的輸出功率是 Pn 設(shè)定周期Tc內(nèi)全部周波導(dǎo)通時(shí)裝置輸出的功率。Un設(shè)定周期Tc內(nèi)全部周波導(dǎo)通時(shí)，裝置輸出的電壓有效值 n在設(shè)定周期T

7、c內(nèi)導(dǎo)通的周波數(shù)改變導(dǎo)通周波數(shù)n即可改變電壓和功率。 第二十九張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 晶閘管交流開關(guān)的基本原理是將兩只反并聯(lián)的普通晶閘管串入交流電路中，替代傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)對電路進(jìn)行通斷控制。晶閘管交流開關(guān)是一種快速、理想的交流開關(guān)。它總是在電流過零時(shí)關(guān)斷，在關(guān)斷時(shí)不會因負(fù)載或線路電感儲存能量而造成暫態(tài)過電壓和電磁干擾，因此特別適用于操作頻繁、可逆運(yùn)行及有易燃?xì)怏w、多粉塵的場合。2、晶閘管交流開關(guān)第三十張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月晶閘管交流調(diào)壓、調(diào)壓、開關(guān)電路應(yīng)用5.2.2、晶閘管交流調(diào)壓器應(yīng)用電路晶閘管交流調(diào)壓電路廣泛用于工業(yè)加熱、燈光控制、感應(yīng)電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速

8、以及電焊、電解、電鍍的交流側(cè)調(diào)壓等場合。1、觸發(fā)二極管觸發(fā)的交流調(diào)壓電路圖5-11第三十一張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、單結(jié)晶體管觸發(fā)的交流調(diào)壓電路3、KC06觸發(fā)器觸發(fā)的晶閘管交流調(diào)壓電路圖5-12圖5-13第三十二張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5.1.2、晶閘管交流調(diào)功器應(yīng)用電路交流調(diào)功器的主電路可用二只普通晶閘管反并聯(lián)或雙向晶閘管組成，下圖為全周波連續(xù)式分立元件組成的過零觸發(fā)電路控制的交流調(diào)功器，它由主電路、鋸齒波產(chǎn)生、信號綜合、直流開關(guān)、過零脈沖輸出以及同步電壓等部分組成。圖5-5第三十三張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1、固態(tài)開關(guān)固態(tài)開關(guān)是一種晶

9、閘管交流開關(guān)，是近年發(fā)展起來的一種以雙向晶閘管為基礎(chǔ)的無觸點(diǎn)開關(guān)組件。圖5-15.1.1、晶閘管交流開關(guān)應(yīng)用電路第三十四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、晶閘管交流開關(guān)在電動機(jī)控制中的應(yīng)用1）電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制2）電動機(jī)的反接制動與能耗制動圖5-2第三十五張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2.4 晶閘管三相交流調(diào)壓應(yīng)用實(shí)例KJF系列雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速裝置1.主要技術(shù)指標(biāo)1）控制對象：三相異步電動機(jī)、交流輸入三相50Hz，進(jìn)線電壓380V2）裝置功率：小于40kW3）調(diào)速范圍：5：1左右，對力矩電機(jī)可達(dá)10：14）穩(wěn)態(tài)精度：靜態(tài)誤差不大于2.5%5.5%5）控制電壓：08

10、V6）交流輸出：交流三相電壓連續(xù)可調(diào)該調(diào)壓裝置既能對異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速，也能作為工業(yè)加熱、燈光控制用的交流調(diào)壓器。第三十六張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2.系統(tǒng)原理圖圖5-23第三十七張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5.3 晶閘管交-交變頻器交-交變頻電路是不通過中間環(huán)節(jié)而把工頻交流電直接變換成不同頻率交流電的變頻電路，故又稱為直接變頻器或周波變換器。因?yàn)闆]有中間直流環(huán)節(jié)，僅用一次變換就實(shí)現(xiàn)了變頻，所以效率較高。目前，自關(guān)斷型變頻器受自關(guān)斷器件容量的限制，功率還不能做得很大。強(qiáng)制關(guān)斷型功率受到換相電容的換相能力限制，同樣功率不能做得很大。而普通晶閘管容量大，價(jià)格便

11、宜，自然換相可靠，所以對于大功率變頻器來說，一般采用由普通晶閘管組成的、采用自然換相方式的變頻器。所以，交-交變頻器大多數(shù)由普通晶閘管元件構(gòu)成。第三十八張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5.3.1 單相交-交變頻電路 1、基本結(jié)構(gòu)和工作原理單相交-交變頻電路由兩組反并聯(lián)的晶閘管整流器構(gòu)成。（1）方波型交-交變頻器圖5-24圖5-25第三十九張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）正弦波型交-交變頻器正弦波型交-交變頻器的主電路與方波型相同，但其輸出電壓的平均值按正弦規(guī)律變化，克服了方波型變頻器輸出波形諧波成分大的缺點(diǎn)。在正組橋整流工作時(shí)，使控制角從 ， 輸出的平均電壓由低到高

12、再到低變化。而在正組橋逆變工作時(shí)，使控制角從 ，就可以獲得平均值可變的負(fù)向逆變電壓。 第四十張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 正弦型交-交變頻器的輸出電壓波形 圖5-26第四十一張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 交-交變頻器的特點(diǎn)：交-交變頻器由于其直接變換的優(yōu)點(diǎn)：效率較高，可方便地進(jìn)行可逆運(yùn)行。主要缺點(diǎn)是：功率因數(shù)低。主電路使用晶閘管元件數(shù)目多，控制電路復(fù)雜。變頻器輸出頻率受到其電網(wǎng)頻率的限制，最大變頻范圍在電網(wǎng)二分之一以下。 交-交變頻器一般只適用于球磨機(jī)、礦井提升機(jī)、電動車輛、大型軋鋼設(shè)備等低速大容量拖動場合。 第四十二張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 5.

13、3.2 三相-單相交-交變頻電路將兩組三相可逆整流器反并聯(lián)即可構(gòu)成單相變頻電路。 三相半波-單相交-交變頻電路 三相橋式-單相交-交變頻電路 圖5-27圖5-28第四十三張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5.3.3 三相交-交變頻電路交-交變頻器主要用于交流調(diào)速系統(tǒng)中，因此實(shí)際使用的主要是三相交-交變頻器。三相交-交變頻器電路是由三組輸出電壓相位互差的單相交-交變頻電路組成的。1、電路的接線方式三相交-交變頻電路主要有兩種接線方式，即公共交流母線進(jìn)線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)方式。第四十四張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 （1）公共交流母線進(jìn)線方式 它由三組彼此獨(dú)立、輸出電壓相位互差

14、120度的單相交-交變頻電路組成，其電源進(jìn)線通過電抗器接在公共的交流母線上。由于電源進(jìn)線端公用，所以三組單相變頻電路的輸出端必須隔離。為此，交流電機(jī)的三個(gè)繞組必須拆開，共引出六根線。 圖5-29第四十五張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）輸出星形連接方式 由于變頻器輸出端中點(diǎn)不和負(fù)載中點(diǎn)相連接，所以在構(gòu)成三相變頻器的六組橋式電路中，至少要有不同相的兩組橋中的四個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通才能構(gòu)成回路，形成電流。 圖5-30第四十六張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、具體電路結(jié)構(gòu)三相橋式整流器組成的三相-三相交-交變頻電路，采用公共交流母線進(jìn)線方式 圖5-31第四十七張，PPT共五十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三相橋式整流器組成的三相-三相交-交變頻電路，給電動機(jī)負(fù)載供電，采用輸出星形聯(lián)結(jié)方式（負(fù)載未畫出） 圖5-32第四十八張，PPT共五十