電力電子技術(shù)交流調(diào)壓

第九章交流調(diào)壓電路

和交交變頻電路Feb,20041北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院要求及重點(diǎn)掌握交流調(diào)壓器的基本類型、用途和電路，簡(jiǎn)要分析單、三相交流調(diào)壓電路。掌握交－交變頻電路的原理及電路，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，掌握三相交交變頻電路的有環(huán)流和無(wú)環(huán)流運(yùn)行。重點(diǎn)：交流調(diào)壓電路和交交變頻電路的原理及電路。Feb,20042北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院9.1交流調(diào)壓器的類型、用途和電路交流調(diào)壓器的調(diào)壓方式：通斷控制相位控制斬波控制交流調(diào)壓的應(yīng)用：調(diào)溫的工頻加熱和感應(yīng)加熱燈光調(diào)節(jié)泵及風(fēng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速變壓器的初級(jí)調(diào)壓Feb,20043北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院9.2單相交流調(diào)壓電路

A.反并聯(lián)電路B.混合反并聯(lián)電路Feb,20044北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路（續(xù)）

C.二極管橋式電路D.混合橋式電路Feb,20045北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路的分析以反并聯(lián)交流調(diào)壓電路為例電阻負(fù)載交流電壓有效值UR負(fù)載的電流有效值Feb,20046北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院功率因數(shù)晶閘管的電流平均值晶閘管的電流有效值I及通態(tài)平均電流ITFeb,20047北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院交流調(diào)壓器R負(fù)載時(shí)的參數(shù)與

關(guān)系Feb,20048北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路的分析（續(xù)）電感性負(fù)載

a.電路b.電壓與電流波形Feb,20049北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院

c.負(fù)載電流表達(dá)式感性負(fù)載電流

iL的兩個(gè)分量

iL1、iL2電流表達(dá)式Feb,200410北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院

d.控制角

、功率因數(shù)角

與導(dǎo)通角的關(guān)系單相交流調(diào)壓器

時(shí)的=f(、)曲線Feb,200411北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院

e.幾種典型情況：(1)=0

(2)不等于0

<180Feb,200412北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院(3)=(4)

窄脈沖

寬脈沖Feb,200413北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院9.3三相交流調(diào)壓電路

A.反并聯(lián)電路B.混合反并聯(lián)電路Feb,200414北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院三相交流調(diào)壓電路（續(xù)）C.

形負(fù)載內(nèi)接D.

形負(fù)載內(nèi)接反并聯(lián)電路形反并聯(lián)電路Feb,200415北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院三相交流調(diào)壓電路（續(xù)）E.形負(fù)載內(nèi)接三個(gè)可控元件電路Feb,200416北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院三相交流調(diào)壓電路的分析分析舉例電路Feb,200417北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院三相交流調(diào)壓器正常工作的基本條件在三相電路中至少有一相正向晶閘管與另一相反向晶閘管同時(shí)導(dǎo)通。為了保證電路起始工作時(shí)兩個(gè)晶閘管能同時(shí)導(dǎo)通，并且在感性負(fù)載和控制角較大時(shí)，也能使不同相的正、反兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，要求采用寬脈沖，或者雙窄觸發(fā)脈沖電路。各觸發(fā)信號(hào)應(yīng)與相應(yīng)的交流電源電壓相序一致，并且與電壓同步。Feb,200418北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院三相交流調(diào)壓電路在電阻負(fù)載下的波形與參數(shù)波形（見圖）輸出電壓

有效值UaFeb,200419北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院電阻負(fù)載三相調(diào)壓電路輸出電壓(a)晶閘管反

并聯(lián)電路(b)晶閘管與

二極管反

并聯(lián)電路Feb,200420北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院三相交流調(diào)壓電路在感性負(fù)載下的工況感性負(fù)載（=45）下三相調(diào)壓電路

的電流波形Feb,200421北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院9.4交－交變頻電路概述交流變換的目的：調(diào)節(jié)電壓、頻率、相位形式：交－直－交變頻器（整流器＋逆變器）交－交變頻器（直接變頻器）Feb,200422北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院基本原理及應(yīng)用整流電路：Ud

>0或Ud<0，Id>0三相半波整流電路：Ud=1.17U2

cos

交交變頻器：

在0至之間變化，輸出交流電壓正、負(fù)兩組整流器反并聯(lián)，輸出交流電流Feb,200423北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院Feb,200424北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院輸出電壓、電流波形圖：Feb,200425北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院三相零式交交變頻器：Feb,200426北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院應(yīng)用領(lǐng)域：大功率、低速交流傳動(dòng)（軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、造紙、冶煉等）分類：?jiǎn)蜗?、三相橋式、零式有環(huán)流、無(wú)環(huán)流高頻(f0>fi)、低頻(f0<fi)Feb,200427北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院9.5三相交－交變頻器三相輸入、三相輸出－－應(yīng)用普遍常用零式及橋式交－交變頻器比較：元件整流脈波輸出諧波功率個(gè)數(shù)形式數(shù)電壓含量等級(jí)零式－－18支半波少低較高中等橋式－－36支全波多高較低大Feb,200428北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院三相輸出各差120°，基本原理相同。Feb,200429北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院i0>0－－正組工作，UP=

Ud=1.17U2cos

P,0<

P<，UP

可正可負(fù)。i0<0－－負(fù)組工作，UN=-

Ud

=-1.17U2cos

N

平均值UN=UP，

N=-P。Feb,200430北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院輸出瞬時(shí)值uN

uP，

u=

uP

–

uN。

u在正、負(fù)組間產(chǎn)生環(huán)流，采用電抗器限制。Feb,200431北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院有環(huán)流運(yùn)行方式：目的：使正、負(fù)組輸出電流平滑過(guò)渡。特點(diǎn)：正、負(fù)組同時(shí)工作，采用環(huán)流電抗器抑制組間環(huán)流。優(yōu)點(diǎn)：正、負(fù)組自動(dòng)切換，輸出電流連續(xù)、平滑、無(wú)死區(qū)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能高，穩(wěn)定性好缺點(diǎn)：增加電抗器，成本高，損耗大。Feb,200432北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院無(wú)環(huán)流運(yùn)行方式：目的：取消電抗器，降低成本及損耗。特點(diǎn)：

i0>0時(shí)正組工作，封鎖負(fù)組，

i0<0時(shí)負(fù)組工作，封鎖正組。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)組間環(huán)流，成本低，損耗小。缺點(diǎn)：需要檢測(cè)電流過(guò)零點(diǎn)，控制復(fù)雜，控制失敗時(shí)，造成組間電源短路，輸出電流存在死區(qū)，波形畸變。Feb,200433北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院Feb,200434北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院交－交變頻器輸出電壓：輸出電壓峰值：輸出電壓有效值：電壓降系數(shù)：改變

min，可調(diào)節(jié)輸出電壓U0。

min=0時(shí)，

=1，U0=U0max=0.83U2。Feb,200435北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院交－交變頻器輸出頻率：

f0/fi=1/2時(shí)，半周期內(nèi)有6脈波，諧波大

f0/fi=1/3時(shí)，半周期內(nèi)有9脈波，諧波較小

f0/fi=1/6時(shí)，半周期內(nèi)有18脈波，諧波小為了減小諧波含量，降低負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，應(yīng)保證f0/fi<1/3，

即

f0<16.7Hz。Feb,200436北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院交－交變頻器的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)中間直流環(huán)節(jié)，損耗小，效率高。開關(guān)器件采用晶閘管，以利于大功率應(yīng)用，采用電源自然換相，不需強(qiáng)迫換流電路?？梢詫?shí)現(xiàn)能量反