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 44矩阵式变频电路 本章要点 电力电子故术
电力电子技术 4-1 § 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 第4章 交流电力控制电路和 交交变频电路
第4章交流电力控制电路和 交交变频电路 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 交流电力 流或控制电路交流调压电路相位控制 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。 交交变频直接 变频电路改变频率的电路 交直交变频间接 电力电子故术 4-2
电力电子技术 4-2 § 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 变频电路 改变频率的电路 交交变频 直接 交直交变频 间接 交流电力 控制电路 只改变电压,电 流或控制电路 的通断,而不改 变频率的电路。 交流调压电路 相位控制 交流调功电路 通断控制 第4章 交流电力控制电路和 交交变频电路
4.1交流调压电路 ●原理 电路图 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。 ●应用 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 电力电子故术
电力电子技术 4-3 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
4.1交流调压电路 4.1.1单相交流调压电路 4.1.2三相交流调压电路 电力电子故术
电力电子技术 4-4 § 4.1.1 单相交流调压电路 § 4.1.2 三相交流调压电路 4.1 交流调压电路
4.1.1单相交流调压电路 1)电阻负载 ●输出电压与a的关系 u 移相范围为0≤α≤π。a 0时,输出电压为最大。 U=U1,随α的增大,U降低, C=兀 时,U=0。 ●与Q的关系 a=0时,功率因数入=1, α增大,输入电流滞后于电压 且畸变,λ降低。 Not 图4-1电阻负载单相交流调压电路及其波形 电力电子故术 4-5
电力电子技术 4-5 u O 1 u o i o u VT w t O w t O w t O w t 4.1.1 单相交流调压电路 § 1) 电阻负载 图4-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形 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
4.1.1单相交流调压电路 2)阻感负载 ●负载阻抗角: P=arctan(oL/R 若晶闸管短接,稳态时负载∞亻 电流为正弦波,相位滞后于1 的角度为φ,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时刻仍定为过零的 时刻,α的移相范围应为q≤ 图4-2电阻负载单相交流调压电路及其波形 电力电子故术 4-6
电力电子技术 4-6 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。 a =0时刻仍定为u1过零的 时刻，a 的移相范围应为j ≤ a ≤ π。 § 2) 阻感负载 u1 u 0.6 O 1 u o i o u VT O w t w t O w t O w t u u G1 G1 u G2 O O w t w t 图4-2 电阻负载单相交流调压电路及其波形 负载阻抗角： j = arctan(wL / R) VT1 4.1.1 单相交流调压电路
4.1.1单相交流调压电路 ●ot=a时刻开通晶闸管 VT1,可求得日 14 sin(a-oe ng= sin(0+a-) 当a=时日=π 60 当a>φ时日<π 以φ为参变量,利用(4 02060100140180 7)可把a和日的关系表 /( 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 电力电子故术 4-7
电力电子技术 4-7 q 0 20 60 100 140 180 20 100 60 / (°) 180 140 a/(°) j= 90° 75° 60°45° 3 0° 15° 0° 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 wt = a 时刻开通晶闸管 VT1，可求得θ 当 a = j 时 θ = π 当 a > j 时 θ < π 以j 为参变量，利用（4 －7)可把a 和θ 的关系表 示成右图。 4.1.1 单相交流调压电路 sin( ) sin( ) tan a j q a j j q e
4.1.1单相交流调压电路 负载电流有效值0=√21x(4-10) Vr的标么值 IVIN= vT 0.5 0.4 0 0.2 40 80 120 160180 /(°) 图4-4单相交流调压电路a为参变量时ⅠVTN和a关系曲线 电力电子故术 4-8
电力电子技术 4-8 图4-4 单相交流调压电路a为参变量时I VTN和a关系曲线 j = 90° 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 40 80 120 160 180 75° 6 45 0° ° j = 0 a /(°) IV T N 负载电流有效值 (4-10) IVT的标么值 (4-11) 2 1 VTN VT Z I I U I 0 2IVT 4.1.1 单相交流调压电路
4.1.1单相交流调压电路 当阻感负载,a<@时电 路工作情况。 R aT1的导通时间超过兀。 触发ⅥT2时,i尚未 过零,VT1仍导通, 图4-2阻感负载单相交流调压电路 VT2不会导通。过零 后,VT2才可开通, ax VT2导通角小于兀。 0衰减过程中,VT1导 通时间渐短,VT2的 Zi ma 导通时间渐长 电力电子故术 图45∝时阻感负载交流调压电路工作波形 4-9
电力电子技术 4-9 图4-5 a<j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4-2 阻感负载单相交流调压电路 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。 4.1.1 单相交流调压电路
4.1.1单相交流调压电路 3)单相交流调压电路的谐波分析 ●电阻负载 100 由于波形正负半波对称,所以不含直流 分量和偶次谐波。 uo(or)=2(a, cosn@t+b, sinnot) n=1,3,5 基波和各次谐波有效值 3次 a+ 负载电流基波和各次谐波有效值 060120180 Ⅰ=U/R 触发延迟角c(° 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电阻负载单相交流调 压电路基波和谐波电流含量 图4-6所示。 电力电子故术 4-10
电力电子技术 4-10 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。 基波和各次谐波有效值 负载电流基波和各次谐波有效值 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。 图4-6 电阻负载单相交流调 压电路基波和谐波电流含量 4.1.1 单相交流调压电路 2 2 on 2 1 U an bn I on Uon / R 1,3,5, o ( ) ( cos sin ) n n n u wt a nwt b nwt