第4章 交流电力控制电路和交-交变频电路

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

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

只改变电压,电交流调压电路相位控制流或控制电路

的通断,而不改交流调功电路通断控制变频率的电路。

交流电力

控制电路

交交变频

变频电路

交直交变频

直接间接

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

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。

4.1.1单相交流调压电路

4.1.2三相交流调压电路

1)电阻负载

输出电压与α 的关系: 移相范围为0≤ a≤π。a=0时，输出电压为最大。

Uo=U1, 随a的增大，Uo降低，a=π时，Uo=0。λ与a 的关系:

a=0时，功率因数λ=1，a 增大，输入电流滞后于电压

且畸变，λ降低。

u

图4-1电阻负载单相交流调压电路及其波形

VT1

1)阻感负载

负载阻抗角：

j= arctan(wL/ R)若晶闸管短接，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。

u

u

a=0时刻仍定为u1过零的时刻，a 的移相范围应为j≤ a≤ π。

u

图4-2电阻负载单相交流调压电路及其波形

wt = a时刻开通晶闸管VT1，可求得θ

sin(a q j) sin(a j)e

qtgj

当a= j时当a> j时

θ = πθ< π

q/ (°)

（4－7）

020

60

100

a /(°)

140

180

以j为参变量，利用（4

－7)可把a 和θ 的关系表示成右图。

图4-3 单相交流调压电路以a为参变量的θ和a关系曲线

负载电流有效值I0 2IVT

(4-10)IVT的标么值

IVTN IVT

Z2U1

(4-11)

0.5

0.4N

T0.3IV0.20.1a a/图4-4 单相交流调压电路为参变量时(°)

I VTN和a关系曲线

当阻感负载, a< j 时电路工作情况。

VT1的导通时间超过π 。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π。衰减过程中，VT1导通时间渐短，VT2的导通时间渐长。

iii图4-5 a<j时阻感负载交流调压电路工作波形图4-5

3) 单相交流调压电路的谐波分析

电阻负载

由于波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波。

uo(wt)

n 1,3,5,

10080

基波

(ancosnwt bnsinnwt)

a b

2n

2n

(4-12)

In/I*/%

604020

3次5次7次

基波和各次谐波有效值

Uon

12

负载电流基波和各次谐波有效值

(4-13)

(4-14)

电流基波和各次谐波标么值随a变化的曲线（基准电流为a=0时的有效值）如图4-6所示。

Ion Uon/R

060120180

触发延迟角a/( °)图4-6图4-6 电阻负载单相交流调压电路基波和谐波电流含量

阻感负载

电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含3、5、7…等次谐波。

随着次数的增加，谐波含量减少。

和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少一些。

当a角相同时，随着阻抗角j的增大，谐波含量有所减少。

4)斩控式交流调压电路

图4-7 斩控式交流调压电路

图4-7

4)斩控式交流调压电路

图4-7 斩控式交流调压电路

图4-7

4.1.1 单相交流调压电路

特性

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。

图4-8 电阻负载斩控式交流调压电路波形

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

a) 星形联结b) 线路控制三角形联结

c) 支路控制三角形联结d) 中点控制三角形联结

图4-9 三相交流调压电路

1) 星形联结电路

三线四相

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。

可分为三线三相和三线四相

图4-9 三相交流调压电路

a) 星形联结

4.1.2 三相交流调压电路

三相三线，主要分析阻负载时的情况

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°。

图4-9 三相交流调压电路

a) 星形联结

图4-10 不同a角时负载相电压波形

a) a=30°

三管导通与两°≤ a<60°：管导通交替，每管导通180°－a。但a=0三管导通。

°时一直是(1)0