电力电子教案 第6章 交流交流变流电路

第6章 交流交流变流电路6.1 交流调压电路 6.2 其他交流电力控制电路 6.3 交交变频电路 6.4 矩阵式变频电路 本章小结

引言■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。 ■交流-交流变换电路可以分为直接方式(即无中间直流环 节)和间接方式(有中间直流环节)两种。■直接方式 ◆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，而不改变频率的电路。 ◆变频电路：改变频率的电路。

6.1 交流调压电路

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²引言■把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 可以控制交流输出。 ■交流电力控制电路 ◆交流调压电路：在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的电路。 ◆交流调功电路：以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变 通态周期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路。 ◆交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸 管。 ■应用 ◆灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)。 ◆异步电动机软起动。 ◆异步电动机调速。 ◆供用电系统对无功功率的连续调节。 ◆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■电阻负载 ◆工作过程 在交流电源u1的正半周和负半周，分别对VT1 和VT2的开通角 进行控制就可以调节输出电压。 ◆基本的数量关系 负载电压有效值Uowt

u1 O uo

Uo

1

2U 1 sinw t d w t U 12

1 sin 2 2

(6-1)

负载电流有效值Iowt

Oi uo

Io

Uo R

(6-2)

晶闸管电流有效值ITwtIT 1 2 2U1 sinw t U1 d w t R R 2

OV T

1 sin 2 (1 ) 2 2

(6-3)

O 图6-1 电阻负载单相交 流调压电路及其波形

wt

功率因数 P Uo Io Uo S U1 I o U1 1 sin 2 2 (6-4)

6.1.1 单相交流调压电路◆ 的移相范围为0≤ ≤ ,随着 的增大，Uo 逐渐降低， 逐渐降低。 ■阻感负载 ◆工作过程 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 ,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。 1 设负载的阻抗角为 tg (wL / R) ,稳态 时 的移相范围应为 ≤ ≤ 。 在wt= 时刻开通晶闸管VT1,可求得 导通角 ,即VT1

sin( ) sin( )e

tg

(6-7)图6-2 阻感负载单相交流 调压电路及其波形

6.1.1 单相交流调压电路以 为参变量，利

用式(6-7)可以把 和 的关系用图6-3的一簇曲线来表示。 ◆基本的数量关系 负载电压有效值Uo

1 2 Uo ( 2 U sin w t ) d (w t ) 1 U1

1 sin 2 sin(2 2 ) 2 1 2U1 2 Z U1 2 Z

(6-8)

晶闸管电流有效值IVT

图6-3 单相交流调压电路以 为 参变量的 和 关系曲线2

I VT

sin(w t ) sin( )e

wt tg

d(w t )

sin cos(2 ) cos

(6-9)

6.1.1 单相交流调压电路 负载电流有效值Io

I o 2I VT 晶闸管电流IVT的标么值式中Z

(6-10) (6-11)

I VTN I VT

R 2 (wL) 2

Z 2U1

图6-4 单相交流调压电路 为参变量时IVTN和 关系曲线

6.1.1 单相交流调压电路◆ < 时的工作情况 VT1的导通时间超过 。 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 。 io有指数衰减分量，在指数分量衰减过程中，VT1导通时间渐短，VT2的导 通时间渐长。u1 O iG1 O iG2 O io

wt wt wt wt

iT1

O

iT2

图4-5 图6-5 < 时阻感负载交流调压电路工作波形

6.1.1 单相交流调压电路◆例6-1 一单相交流调压器，输入交流电压为220V,50Hz,负载为电阻电感， 其中R=8W,XL=6 W。试求 = /6、 /3时的输出电压、电流有效值及输入功率 和功率因数。 解：负载阻抗及负载阻抗角分别为：

arctan(X L ) arctan( ) 0.6435 36.87 因此开通角 的变化范围为： 即 ①当 = /6时，由于 < ,因此晶闸管调压器全开放，输出电压为完整 的正弦波，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为

2 Z R2 X L 10

R

6 8

0.6435

I in I o

220 22( A) Z

6.1.1 单相交流调压电路Pin I in R 3872 (W )功率因数为2

Pin 3872 0.8 U1I o 220 22

实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦。 ② 时，先计算晶闸管的导通角，由式(6-7)得

3

sin(

3

0.6435 ) sin(

3

0.6435 ) e

tan

解上式可得晶闸管导通角为：

2.727 156 .2

6.1.1 单相交流调压电路I VT U1 sin cos(2 ) cos 2 Z

sin 2.727 cos(2 0.6435 2.727) 220 3 2.727 0.8 2 10

13.55( A)

I I I 19.16( A) P I R 2937 (W )in o VT

2

in

in

P 2937 in 0.697 U1I o 220 19.16

6.1.1 单相交流调压电路■单相交流调压电路的谐波分析 ◆带电阻负载时，对负载电压uo进行谐波分析

uo (wt ) 式中

n 1, 3, 5,

(a

n

cos nw t bn sin nw t )

(6-12)

a1

2U 1 (cos 2 1) 2

an

2U 1 sin 2 2( ) 2 2U1 1 1 cos( n 1 ) 1 cos( n 1 ) 1 …… 此处隐藏：1342字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……