《交交变换器》ppt课件

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1、第3章交-交变换器3.1简介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3.2相控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。控制方法：(1)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。(2)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。(3)斩波控制利用开关管的开关作用，以远高于交流电频率的频率，通过改变导通比，改变输出的交流电有效值，达

2、到调压的目的。开关管应采用全控型电力电子器件。3.2.1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的关系为电流有效值电路功率因数电路的移相范围为0~π。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。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，Ug1触发VT1导通，流过VT1管

3、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，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ωt=0时触发管子，ωt=θ时管子关断，将ωt=θ代入上式可得当取不同的ϕ角时，θ=f(α)的曲线如图所示，(1)当α>ϕ时稳定分量iB与自由分量is如图(b)所示，叠加后电流波形i2的导通角θ<180，正负半波电流断续，α愈大θ愈小，波形断续愈严重。(2)当α<ϕ时如果触发脉冲为窄脉冲，则当Ug2出现时，VT1的电流还未到零，V

4、T2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。所以，带电感性负载时，晶闸管应当采用宽脉冲，这样在α<ϕ时，虽然在刚开始触发晶闸管的几个周期内，两管的电流波形是不对称的，但当负载电流中的自由分量衰减后，负载电流即能得到完全对称连续的波形，电流滞后电源电压ϕ角。(3)当α=ϕ时电流自由分量is=0，i2=iB；θ=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，此时电流波形滞后电压α=ϕ角。相当于晶闸管是不可控的。所以晶闸管的移相范围思考题：在上述2种情形下

5、，输出电压和电流的波形是怎样的？综上所述，单相交流调压可归纳为以下三点：①带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流波形一致，改变控制角α可以改变负载电压有效值。②带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则当α<ϕ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象，电流出现很大的直流分量。③带电感性负载时，α的移相范围为ϕ～180o，带电阻性负载时移相范围为0～180o。3.2.2相位控制的三相交流调压电路1.负载Y形连接带中性线的三相交流调压电路它由3个单相晶闸管交流调压器组合而成，其公共点为三相调压器中线，每一相可以作为一个单相调压器单独分析，其工作原理和波形与单相交流调压相同。在晶闸管交流调压

6、电路中，每相负载电流为正负对称的缺角正弦波，它包含有较大的奇次谐波电流，3次谐波电流的相位是相同的，中性线的电流为一相3次谐波电流的三倍，且数值较大，这种电路的应用有一定的局限性。2.用三对反并联晶闸管连接成三相三线交流调压电路对触发脉冲电路的要求是：① 三相正(或负)触发脉冲依次间隔120º，而每一相正、负触发脉冲间隔180º。② 为了保证电路起始工作时能两相同时导通，以及在感性负载和控制角较大时，仍能保持两相同时导通，与三相全控整流桥一样，要求采用双窄脉冲或宽脉冲（>60º）触发。③为了保证输出电压对称可调，应保持触发脉冲与电源电压同步。α=0º时的波形①控制角α=0º由于各相在整个正半周

7、正向晶闸管导通，而负半周反向晶闸管导通，所以负载上获得的调压电压仍为完整的正弦波。α=0º时如果忽略晶闸管的管降压，此时调压电路相当于一般的三相交流电路，加到其负载上的电压是额定电源电压。图3-9(d)为U相负载电压波形。归纳α=0º时的导通特点如下：每管持续导通180º；每60º区间有三个晶闸管同时导通。(1)三相调压电路在纯电阻性负载时的工作情况α=30º时的波形②控制角α=30º各相电压过零