第三章 交-交变换器.docx

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1、第3章交-交变换器3.1 简介品闸管单相和三相交流调压器全控型器件的交流斩波电路交-交变频器交-交(AC-AC)变换器的应用3.2 交流调压电路交流调压电路是将固定的交流电变换成输出电压有效值变化的交流电的装置。通常由晶闸管组成，用于调节输出电压的有效值。与常规的调压变压器相比，晶闸管交流调压电路有体积小、重量轻可完成自动调节的特点。其输出是交流电压，但它不是正弦波形，其谐波分量较大，功率因数也较低。控制方法：(1)通断控制：即把晶闸管作为开关，通过改变通断时间比值达到调压的目的。这种控制方式电路简单，功率因数高，适用于有较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。Wt(2)相位控制：

2、它是使晶闸管在电源电压每一周期中、在选定的时刻将负载与电源接通，改变选定的时刻可达到调压的目的。3.1.1 相位控制的单相交流调压电路I电阻性负载的工作情况 正半周时刻触发管，负半周时刻触发管，输出电压波形为正负半周缺角相同的正弦波。负载上交流电压有效值U与控制角U的关系为U=、，：k:sinXd(0t=Ujsin2+11-a电流有效值/=3叫电路功率因数.C-sin2+ 电路的移相范围为O1102电感性负载的工作情况 当电源电压反向过零时，由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化，故电流不能立即为零，此时晶闸管导通角的大小，不但与控制角。有关，而且与负载阻抗角。有关。两只晶闸管门极的起始控制点

3、分别定在电源电压每个半周的起始点，。的最大范围是a11O单和交流调压器电感性负载时的主电路和输出波形 当控制角为时，UgI触发VT1.导通，流过VT1.管的电流，2有两个分量，即强制分量/B与自由分量iS, 其强制分量为=、2%sin(.+a_)式中Z=，+(ru1.p=aretgR 其自由分量为js=-sin(时稳定分量/B与自由分量is如图3-2(b)所示，播加后电流波形12的导通角O180,正负半波电流断续，愈大0愈小，波形断续愈严重。(2)当。=O时电流F1.由分量is=0,i2=iB:。=180。正负半周电流处于临界连续状态,相当于晶闸管失去控制，负载上获得最大功率，此时电流波形滞后

4、电压。角。(3)当。VO时如果触发脉冲为窄脉冲，则当Ug2出现时，VTI的电流还未到零，VT2管受反压不能触发导通：待VT1.中电流变到零关断，VT2承受正压时，脉冲已消失，无法导通。这样使负载只有正半波，电流出现很大的直流分量，电路不能正常工作。带电感性负载时，品闸管应当采用宽脉冲列，这样在V,VT1.和VT6承受正压“UV而导通，电流流过：VT1.、“相负载、V相负载、VT6,一直到时刻，VT1、VT6才能同时关断。同样，当Ug2到来时,VTI的触发脉冲Ug1.还存在，乂由于UW,使得VT2和VT1.承受正压“UW一起导通，构成UW相回路，归纳=90。时的导通特点如下：每个晶闸管通120。

5、，各区间有两个管子导通。UUU图3-12三和全波星形无中线调压电路=90时的波形触发角。=120。触发脉冲脉宽大于60归纳=12(F时的导通特点如下：一个晶闸管触发后通30。,断30。,再触发导通30。；各区间要么由两个管子导通构成回路，要么没有管子导通。图3-13三相全波星形无中线调压电路=120。时的波形控制角aN150。时。150。以后，负载上没有交流电压输出。当Ug1.触发VTI时，尽管VT6的触发脉冲仍存在，但由于mUhV,即，VTkVT6承受反向电压，不可能导通，因此输出电压为零。输出电压表达式由于输出电压的波形在不同触发角范围内的组成不同，因此输出电压表达式也不同。OWaW60。

6、60o09090o050o因此，=Oo时输出全电压，a增大则输出电压减小，a=150时输出电压为零。每相负载上的电压已不是正弦波，但正、负半周对称。因此，愉出电压中只有奇次谐波，以三次谐波所占比重最大。但由于这种线路没有零线，故无三次谐波通路，减少了三次谐波对电源的影响。(2)三相调压电路在电感性负载时的工作情况三相交流调压电路在电感性负载下的情况要比单相电路复杂得多，很难用数学表达式进行描述。从实验可知，当三相交流调压电路带电感性负载时，同样要求触发脉冲为宽脉冲，而脉冲移相范围为：0W150o随着增大则输出电压减小。3.1.3晶闸管交流调功器和交流开关1晶闸管交流调功器 前面介绍移相触发控制

7、，使得电路中的正弦波形出现缺角，包含较大的高次谐波。为了克服这种缺点，可采用过零触发的通断控制方式。这种方式的开关对外界的电磁干扰最小。口控制方法如下：在设定的周期内，使品闸管开关接通几个周波然后断开几个周波，改变通断时间比，改变了负载上的交流平均也压，可达到调节负载功率的目的。因此这种装置也称为交流调功图3-14过零触发通断控制时的输出电压波形图3-14为二种通断工作方式，如在设定周期Tc内导通的周波数为小每个周波的周期为了，输出电压有效值是U二/(3-8) 则调功器的输出功率是(3-9)式中Pn-设定周期Tc内全部周波导通时,装置输出的功率 Un-设定周期丁C内全部周波导通时，装置输出的电

8、压有效值 一在设定周期晚内导通的周波数 因此改变导通周波数即可改变电压和功率。2晶闸管交流开关 晶闸管交流开关是一种快速、理想的交流开关。晶闸管交流开关总是在电流过零时关断，在关断时不会因负载或线路电感储存能量而造成暂态过电压和电磁干扰，因此特别适用于操作频繁、可逆运行及有易燃气体、多粉尘的场合。 过零触发虽然没有移相触发时的高次谐波干扰，但其通断频率比电源频率低，特别当通断比太小时，会出现低频干扰，便照明出现人眼能察觉到的闪烁、电表指针出现摇摆等。所以调功器通常用于热惯性较大的电热负载。3.3交-交变频电路3.3.1 单相交-交变频电路1基本结构和类型 单相交-交变频电路山两组反并联的晶闸管

9、整流器构成，和直流可逆调速系统用的四象限变换器完全一样，两者的工作原理也相似。电路雄理阳(b)方波依平均输出电出波形 图3/8单相交-交变频器的主电路及输出电压波形(1)方波型交-交变频器 当正组供电时，负载上获得正向电压；当反组供电时，负载上获得负向电压。 如果在各组工作期间。角不变，则输出电压为矩形波交流电压。改变正反组切换频率可以调节输出交流电的频率，而改变的。大小即可调节矩形波的幅值。(2)正弦波型交-交变频器 正弦波型交-交变频器的主电路与方波型的主电路相同，但正弦波型交-交变频器输出电压的平均值按正弦规律变化，克服了方波型交-交变频器输出波形高次谐波成分大的缺点。2工作状态八13期间：沁正半周，正组工作，反组被封锁。/1-/2：“O和2均为正，正组整流，输出功率为正。23：。反向，沁仍为正，正组逆变，输出功率为负。/315期间：沁负半周，反组工作，正组被封锁。34:o和沁均为负，反组整流，输出功率为正。/4-/5：反向，沁仍为负，反组逆变，输出功率为负。小结：哪一组工作由2方向决定，与。极