武汉理工大学：《电力电子技术》课程教学课件（课件讲稿）第3章 交-交变换器

第3章交-交变换器 二

第3章 交-交变换器

主要内容 焱晶闸管单相和三相交流调压器 ※全控型器件的交流斩波电路; 兴交-交变频器; 类交-交(AC-AC)变换器的应用

主要内容 晶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

3.1交流调压电路

3.1 交流调压电路

交流调压电路通常由晶闸管组成,用于调节输出电压的 有效值。与常规的调压变压器相比,是闸管交淹调压 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。 (2)相位控制。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

交流调压电路通常由晶闸管组成，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 器有体积小、重量轻的特点。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。 (2) 相位控制。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 1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。 VT RI VT l U2 ll (b

3.1.1 相位控制的单相交流调压电路 1 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α的关系为 2U2Sin at d(ot) 丌- U 12T sinza t 电流有效值= R 电路功率因数 P Ul COS 0=-= sin 2a t S UI 12It 电路的移相范围为0~兀

负载上交流电压有效值 U与控制角 α的关系为 电流有效值 电路功率因数 电路的移相范围为0 ~ π 。 ( ) π π α α π ω ω π π − = ∫ = sin 2 + 2 1 2 sin ( ) 1 2 2 U U2 t d t U a R L U I = π π α α U I π UI S P − = = = sin 2 + 2 1 cos 2 φ

2电感性负载的工作情况 兴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θ的大小,不但与控制角a有 关,而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门 极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的 起始点,α的最大范围是p≤a<z

2 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θ的大小，不但与控制角α有 关，而且与负载阻抗角φ有关。两只晶闸管门 极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的 起始点，α的最大范围是φ ≤α < π

VT ot O 米单相交流调压器电感性负载时的主电路和输出波形

单相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α时,Ua1触发VT导通,流过VT1管的电流 有两个分量,即强制分量与自中分量 ※其强制分量为 B sin(ot+a-g) 式中 Z=VR+(OL, =arct R 米其自由分量为 ot 20. ls 5 sin(a-p)e t Lysin(a-ele/gd Z 式中τ自由分量衰减时间常数, LR

当控制角为α时，Ug1 触发VT1导通，流过VT1管的电流 i2有两个分量，即强制分量iB与自由分量iS， 其强制分量为 式中 其自由分量为 式中 τ—自由分量衰减时间常数， = ( ) ωt +α −φ ZU i sin 2 2 B ( ) RL Z R L arctg ω = + ω ,φ = 2 2 ( ) ( ) φ ω τ α φ α φ tg t t e Z U e Z U i − − = − = − sin − 2 sin 2 2 2 S R L τ =

流过晶闸管的电流即负载电流为 i2 =is+iB=2 sin(ot+a-p)-sin(a-c )e igd 米当a>q时,电压、电流波形如上图所示。随着电源电 流下降过零进入负半周,电路中的电感储藏的能量释 放完毕,电流到零,VT1管才关断。 在ω10时触发管子,=θ时管子关断,将ot=代入式 )可得 sin(e +a-o)=sin(a-B)e g9

流过晶闸管的电流即负载电流为 当 α > φ时，电压、电流波形如上图所示。随着电源电 流下降过零进入负半周，电路中的电感储藏的能量 释 放完毕，电流到零，VT1管才关断。 在 ω t=0时触发管子， ω t= θ时管子关断，将 ω t= θ代入式 (3-5)可得 ( ) ( ) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ = + = + − − − − φ ω ω α φ α φ tg t t e Z U i i i sin sin 2 2 2 S B ( ) ( ) φ θ θ α φ α φ tg e − sin + − = sin −