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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4-,*,引言,4.1,交流调压电路,4.2,其他交流电力控制电路,4.3,交交变频电路,4.4,矩阵式变频电路,本章要点,第,4,章,交流电力控制电路和交交变频电路,1,本章主要讲述,交流,-,交流变流电路,把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路,变频电路,改变频率的电路,交交变频,直接,交直交变频,间接,交流电力控制电路,只,改变电压,电流或控制电路的通断,而不改变频率的电路。,交流调压电路,相位控制,交流调功电路,通断控制,第,4,章,交流电力控制电路和交交变频电路,2,4.1,交流调压电路,原理,两个晶闸管反并,联后串联在交流电路,中，通过对晶闸管的,控制就可控制交流电,力。,电路图,3,应用,1,灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制,),。,2,异步电动机软起动。,3,异步电动机调速。,4,供用电系统对无功功率的连续调节。,5,在高压小电流或低压大电流直流电源中，,用于调节变压器一次电压。,4.1,交流调压电路,4,O,u,1,u,o,i,o,u,VT,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,4.1.1,单相交流调压电路,1),电阻负载,图,4-1,电阻负载单相交流调压电路及其波形,输出电压与,的关系,:,移相范围为,0,a,。,a,=0,时，输出电压为最大,。,U,o,=,U,1,随,a,的增大，,U,o,降低，,a,=,时，,U,o,=0,。,与,a,的关系,:,a,=0,时，功率因数,=1,，,a,增大，输入电流滞后于电压且畸变，,降低。,5,若晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于,u,1,的角度为,j,，,当用晶闸管控制时，只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后。,a,=0,时刻仍定为,u,1,过零的时刻，,a,的移相范围应为,j,a,。,1),阻感负载,0.6,O,u,1,u,1,u,o,i,o,u,VT,w,t,O,w,t,O,w,t,w,t,O,u,u,G1,G1,u,G2,O,O,w,t,w,t,图,4-2,电阻负载单相交流调压电路及其波形,负载阻抗角：,j,=,arctan(,w,L,/,R,),VT,1,4.1.1,单相交流调压电路,6,图,4-5,a,j,时阻感负载交流调压电路工作波形,当阻感负载,a,j,时,电路,工作情况。,图,4-2,阻感负载单相交流调压电路,VT,1,的导通时间超过,。,触发,VT2,时，,i,o,尚未过零,，,VT1,仍导通，,VT2,不会导通。,i,o,过零后，,VT2,才可,开通，,VT2,导通角小于,。,衰减过程中，,VT1,导通时间渐短，,VT2,的导通时间渐长。,4.1.1,单相交流调压电路,7,4.2,其他交流电力控制电路,4.2.1,交流调功电路,4.2.2,交流电力电子开关,8,4.2.1,交流调功电路,交流调功电路与交流调压电路的异同比较,相同点,电路形式,完全相同,不同点,控制方式,不同,交流调压电路在每个电源,周期,都对输出电压波形进行控制。,交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,在断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。,9,电阻负载时的工作情况,2,p,N,p,M,电源周期,控制周期,=,M,倍电源周期,=,2,p,4,p,M,O,导通段,=,M,3,p,M,2,p,M,u,o,u,1,u,o,i,o,w,t,U,1,2,图,4-13,交流调功电路典型波形,(,M,=3,、,N,=2),图,4,1,电阻负载单相交流调压电路,4.2.1,交流调功电路,控制周期为,M,倍电源周期，晶闸管在前,N,个周期导通，后,M,N,个周期关断。,负载电压和负载电流（也即电源电流）的重复周期为,M,倍电源周期。,10,谐波情况,0,12,14,谐波次数,相对于电源频率的倍数,图,4-14,交流调功电路的,电流频谱图,(,M,=3,、,N,=2),2,4,6,10,8,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,0,5,1,2,3,4,I,n,/,I,0m,4.2.1,交流调功电路,图,4-14,的频谱图（以控制周期为基准）。,I,n,为,n,次谐波有效值，,I,o,为导通时电路电流幅值。,以电源周期为基准，电流中不含整数倍频率的谐波，但含有非整数倍频率的谐波。,而且在电源频率附近，非整数倍频率谐波的含量较大。,11,4.2.2,交流电力电子开关,概念,把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关，起接通和断开电路的作用。,优点,响应速度快，无触点，寿命长，可频繁控制通断。,与交流调功电路的,区别,并不控制电路的平均输出功率。,通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接通和断开。,控制频度通常比交流调功电路低得多。,12,晶闸管投切电容,（,Thyristor,SwitchedCapacitorTSC,）,图,4-15 TSC,基本原理图,a),基本单元单相简图,b),分组投切单相简图,4.2.2,交流电力电子开关,作用,对无功功率控制，可提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。,性能优于机械开关投切的电容器。,结构和原理,晶闸管反并联后串入交流电路。,实际常用三相，可三角形联结，也可星形联结。,13,4.3,交交变频电路,4.3.1,单相交交变频器,4.3.2,三相交交变频器,14,4.3.1,单相交交变频器,晶闸管交交变频电路，也称周波变流器,(,Cycloconvertor,),把电网频率的交流电变成可调频率的交流电的变流电路，,属于直接变频电路,。,广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交交变频电路。,15,1),电路构成和基本工作原理,图,4-18,单相交交变频电路原理图和输出电压波形,4.3.1,单相交交变频器,电路构成,如图,4-18,，由,P,组和,N,组反并联的晶闸管变流电路构成，和直流电动机可逆调速用的四象限变流电路完全相同。,变流器,P,和,N,都是相控整流电路。,16,工作原理,P,组工作时，负载电流,i,o,为,正,。,N,组工作时，,i,o,为,负,。,两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电。,改变两组变流器的切换频率，就可改变输出频率,w,o,。,改变变流电路的控制角,a,，,就可以改变交流输出电压的幅值。,图,4-18,单相交交变频电路原理图和输出电压波形,4.3.1,单相交交变频器,17,为使,u,o,波形接近正弦波，可按正弦规律对,a,角进行调制。,4.3.1,单相交交变频器,在半个周期内让,P,组,a,角按正弦规律从,90,减到,0,或某个值，再增加到,90,，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。另外半个周期可对,N,组进行同样的控制。,u,o,由若干段电源电压拼接而成，在,u,o,的一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。,18,交交变频和交直交变频的比较,8.1,节中介绍间接变频电路，先把交流变换成直流，再把直流逆变成可变频率的交流，称交直交变频电路。,交交变频电路的,优点,：,交交变频电路的,缺点,：,接线复杂，采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用,36,只晶闸管。,受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低。,输入功率因数较低。,输入电流谐波含量大，频谱复杂。,效率较高（一次变流）,可方便地实现四象限工作,低频输出波形接近正弦波,4.3.2,三相交交变频电路,19,应用,主要用于,500kW,或,1000kW,以上的大功率、低转速的交流调速电路中。目前已在轧机主传动装置、鼓风机、矿石破碎机、球磨机、卷扬机等场合应用。,既可用于异步电动机，也可用于同步电动机传动。,4.3.2,三相交交变频电路,20,本章结束,21,