1、第6章 交流-交流变流电路,交交变频电路 交直交变频电路,交流-交流变流电路,一种形式的交流变成另一种形式交流的电路 在进行交流交流变流时，可改变相关的电压、电流、频率和相数等,交流电力控制电路,只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，不改变频率的电路,变频电路,改变频率的电路,大多不改变相数，也有改变相数的,直接变频电路,间接变频电路,交流电力控制电路,两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过控制晶闸管就可控制交流电力,交流调压电路,每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值,交流调功电路,以交流电周期为单位控制晶闸管通断，改变通断周期数的比，调节输出功率的平均值,交流电力电
2、子开关,不调节输出平均功率，只接通或断开电路，串入电路的晶闸管,6.1 交流调压电路,6.1 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,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。,6.1.1单相交流调压电路6.1.2三相交流调压电路,6.1 交流调压电路,6.1.1 单相交流调压电路,1电阻负载,图6-1电阻负载单相交流调压电路及其波形,在交流电源 u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的
3、开通角a进行控制就可以调节输出电压。 正负半周a 起始时刻（a =0）均为电压过零时刻，在稳态情况下，正负半周的a 相等。 负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。,电阻负载单相交流调压电路在开通角为a时，负载电压有效值Uo、负载电流有效值Io、晶闸管电流有效值IT和电路的功率因数分别为,a的移相范围为0 a 。 a =0时，相当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值， Uo=U1。随着a的增大，Uo逐渐降低， 直到a =时， Uo =0。a =0时，功率因数=1， 随着a增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，也逐渐降低。,图6-1电阻负载单相交流调压电路及其波形,若晶闸管
4、短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于u1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u1过零的时刻，a 的移相范围应为j a 。,2) 阻感负载,图6-2 阻感负载单相交流调压电路及其波形,负载阻抗角：j = arctan(wL / R),VT1,6.1.1 单相交流调压电路,当阻感负载, a = j 时电路工作情况。,当a=j时， =,电流连续,输出电压电流波形为完整的正弦波.,图6-2 阻感负载单相交流调压电路,图6-5 aj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6-2 阻感负载单相交流调压电路,VT1的
5、导通时间超过 。 触发VT2时， io尚未过零， VT1仍导通， VT2不会导通。io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。,6.1.1 单相交流调压电路,3) 斩控式交流调压电路,在交流电源u1的正半周,图6-7 斩控式交流调压电路,6.1.1 单相交流调压电路,用V1进行斩波控制,用V3给负载电流提供续流通道,用V2进行斩波控制,用V4给负载电流提供续流通道,图6-7 斩控式交流调压电路,4) 斩控式交流调压电路,在交流电源u1的负半周,6.1.1 单相交流调压电路,特性,图6-8 电阻负载斩控式交流调压电路波形,6.1.1
6、单相交流调压电路,电源电流的基波分量和电源电压同相位，即位移因数为1。电源电流不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波。功率因数接近1。,6.1.2 三相交流调压电路,根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式,三相四线 基本原理：相当于三个单相交流调压电路的组合，三相互相错开120工作。基波和3倍次以外的谐波在三相之间流动，不流过零线。 问题：三相中3倍次谐波同相位，全部流过零线。零线有很大3倍次谐波电流。 a =90时，零线电流甚至和各相电流的有效值接近。,1) 星形联结电路 可分为三相三线和三相四线,图6-9 三相交流调压电路 a) 星形联结,6.1.2 三相交流调压电路,
7、三相三线，主要分析阻负载时的情况,图6-9 三相交流调压电路 a) 星形联结,6.1.2 三相交流调压电路,任一相导通须和另一相构成回路。 电流通路中至少有两个晶闸管，应采用双脉冲或宽脉 冲触发。 触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样，为VT1 VT6,依次相差60。 相电压过零点定为a 的起点， a角移相范围是0 150。,6.1.2 三相交流调压电路,图6-10 不同角时负载相电压波形 a)=30 b)=60,把相电压过零点定为开通角的起点，三相三线电路中，两相间导通时是靠线电压导通的，而线电压超前相电压30，因此角的移相范围是0150。 根据任一时刻导通晶闸管个数以及半个周波内电流是否
8、连续可将0150的移相范围分为如下三段 060范围内，电路处于三个晶闸管导通与两个晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角度为180-,但=0时是一种特殊情况，一直是三个晶闸管导通。6090范围内，任一时刻都是两个晶闸管导通，每个晶闸管的导通角度为120。,6.1.2 三相交流调压电路,图6-10 不同角时负载相电压波形c)=120,90150范围内，电路处于两个晶闸管导通与无晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角度为300-2，而且这个导通角度被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占150-。谐波分析电流谐波次数为6k1(k=1，2，3，)。谐波次数越低，含量越大。和单相交流
9、调压电路相比，没有3倍次谐波，因为三相对称时，它们不能流过三相三线电路。,6.1.2 三相交流调压电路,图6-9 三相交流调压电路b)支路控制三角形联结,支路控制三角联结电路由三个单相交流调压电路组成，分别在不同的线电压作用下工作。单相交流调压电路的分析方法和结论完全适用，输入线电流（即电源电流）为与该线相连的两个负载相电流之和。谐波分析3倍次谐波相位和大小相同，在三角形回路中流动，而不出现在线电流中。线电流中所谐波次数为6k1(k为正整数)。在相同负载和角时，线电流中谐波含量少于三相三线星形电路。,6.2 其他交流电力控制电路,6.2.1交流调功电路6.2.2交流电力电子开关,6.2.1 交
10、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。,电阻负载时的工作情况,2,p,N,图61电阻负载单相交流调压电路,6.2.1 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MN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。,6.2.2 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。,晶闸管投切电容（Thyristor SwitchedCapacitorTSC）的原理将在第10章介绍。,本章小结,本章的要点如下： (1) 交流交流变流电路的分类及其基本概念； (2) 单相交流调压电路的电路构成，在电阻负载和阻感负载时的工作原理和电路特性； (3) 交流调功电路和交流电力电子开关的基本概念。,
