1、第七章第七章 交流電力控制電路交流電力控制電路 n第一節第一節 交流開關及其運用電路交流開關及其運用電路n第二節第二節 單相交流調壓電路單相交流調壓電路n第三節第三節 相位控制器相位控制器n第四節第四節 三相交流調壓電路三相交流調壓電路 n本章小節本章小節第一節第一節 交流開關及其運用電路交流開關及其運用電路一、晶閘管交流開關及運用一、晶閘管交流開關及運用 交流開關可用兩只普通晶閘管或者兩只自關斷交流開關可用兩只普通晶閘管或者兩只自關斷電力電子器件反并聯組成。由于出現了雙向晶電力電子器件反并聯組成。由于出現了雙向晶閘管，可以用一只雙向晶閘管替代兩只反并聯閘管，可以用一只雙向晶閘管替代兩只反并聯

2、器件，使電路大大簡化。器件，使電路大大簡化。 圖圖7-1 晶閘管開關的根本方式晶閘管開關的根本方式 晶閘管開關的根本方式晶閘管開關的根本方式 第一節第一節 交流開關及其運用電路交流開關及其運用電路n 光電耦合交流開關光電耦合交流開關 圖圖7-2 光電耦合交流開關光電耦合交流開關 第一節第一節 交流開關及其運用電路交流開關及其運用電路n二、由過零觸發開關電路組成的單相交流調功器二、由過零觸發開關電路組成的單相交流調功器n過零觸發：在電壓過零時給晶閘管以觸發脈沖，過零觸發：在電壓過零時給晶閘管以觸發脈沖，使晶閘管任務形狀一直處于全導通或全阻斷。使晶閘管任務形狀一直處于全導通或全阻斷。n交流零觸發開

3、關電路：利用過零觸發方式來控制交流零觸發開關電路：利用過零觸發方式來控制晶閘管導通與關斷，來實如今設定的周期范圍內，晶閘管導通與關斷，來實如今設定的周期范圍內，將電路接通幾個周波，然后斷開幾個周波，經過將電路接通幾個周波，然后斷開幾個周波，經過改動晶閘管在設定周期內通斷時間的比例，到達改動晶閘管在設定周期內通斷時間的比例，到達調理負載兩端交流電壓即負載功率的目的。因此調理負載兩端交流電壓即負載功率的目的。因此這種安裝也稱調功器或周波控制器。這種安裝也稱調功器或周波控制器。 第一節第一節 交流開關及其運用電路交流開關及其運用電路n調功器的輸出功率調功器的輸出功率n調功器輸出電壓有效值調功器輸出電

4、壓有效值n設定周期設定周期Tc內導通的周波數為內導通的周波數為n，每個，每個周波的周期為周波的周期為T nCPTnTP nCUTnTU 圖圖7-4 過零觸發調理周波電壓的波形過零觸發調理周波電壓的波形三、固態開關三、固態開關n固態繼電器是一種無觸點通斷電子開關。固態繼電器是一種無觸點通斷電子開關。它是一種四端有源器件，其中兩個端子它是一種四端有源器件，其中兩個端子為輸人控制端，另外兩個端子為輸出受為輸人控制端，另外兩個端子為輸出受控端。為實現輸人與輸出之間的電氣隔控端。為實現輸人與輸出之間的電氣隔離器件采用了高耐壓的公用光耦合器。離器件采用了高耐壓的公用光耦合器。當施加輸人信號后，其主電路是導

5、通形當施加輸人信號后，其主電路是導通形狀，無信號時呈阻斷形狀。整個器件無狀，無信號時呈阻斷形狀。整個器件無可動部件及觸點，實現了相當于電磁繼可動部件及觸點，實現了相當于電磁繼電器一樣的功能。電器一樣的功能。 第一節第一節 交流開關及其運用電路交流開關及其運用電路 n三、固態開關三、固態開關bc圖圖7-7 固態開關電路圖固態開關電路圖 第二節第二節 單相交流調壓電路單相交流調壓電路n電阻負載電阻負載 :2sin21)()sin2(1222UtdtUUR2sin212RURUIR22sin)(2cosUUUIUSPRR圖圖7-9 單向交流調壓電阻負載電路單向交流調壓電阻負載電路 第二節第二節 單相

6、交流調壓電路單相交流調壓電路n可調光臺燈的適用電路可調光臺燈的適用電路 :R2、C2阻容電路的作用阻容電路的作用: 在在角較大時，角較大時，RP阻值較大，阻值較大，C1充電緩慢。電源電壓已過峰值并充電緩慢。電源電壓已過峰值并降得很低，降得很低，uC1缺乏以擊穿雙向二缺乏以擊穿雙向二極管。增設極管。增設R2、C2阻容電路后，阻容電路后，在大在大角時角時, 電壓電壓uC2給電容給電容C1添添加一個充電加一個充電“電源，以保證晶閘電源，以保證晶閘管管VT可靠觸發導通，增大調壓范圍可靠觸發導通，增大調壓范圍 圖圖7-10 雙向晶閘管調壓電路雙向晶閘管調壓電路 二、電感性負載二、電感性負載 圖圖7-11

7、 單相交流調壓單相交流調壓電感負載電路及波形電感負載電路及波形 二、電感性負載二、電感性負載n、n由圖由圖a可見，可見，,180，正負半波電流，正負半波電流斷續。斷續。愈大，愈大，愈小。即愈小。即的移相在的移相在180-范圍內，可以得到延續可調的交流電壓。范圍內，可以得到延續可調的交流電壓。n、=n由圖由圖b可見，當可見，當=時時,=180，即正負半周，即正負半周電流臨界延續。相當于晶閘管失去控制。電流臨界延續。相當于晶閘管失去控制。 二、電感性負載二、電感性負載n、 n負載電流只需正半波部分，出現很大直負載電流只需正半波部分，出現很大直流分量，電路不能正常任務。流分量，電路不能正常任務。 n

8、采用寬脈沖或脈沖列觸發。這樣即使采用寬脈沖或脈沖列觸發。這樣即使，那么在剛開場觸發晶閘管的幾個周，那么在剛開場觸發晶閘管的幾個周波內，兩管的電流波形還是不對稱的。波內，兩管的電流波形還是不對稱的。但經幾周波后，負載電流即成為對稱延但經幾周波后，負載電流即成為對稱延續的正弦波，電流滯后電壓續的正弦波，電流滯后電壓角。角。 第二節第二節 單相交流調壓電路單相交流調壓電路n單相交流調壓有如下特點：單相交流調壓有如下特點：n1) 電阻負載時，負載電流波形與單相橋式可控電阻負載時，負載電流波形與單相橋式可控整流交流側電流一致。改動控制角整流交流側電流一致。改動控制角可以延續改可以延續改動負載電壓有效值，

9、到達交流調壓的目的。動負載電壓有效值，到達交流調壓的目的。n2) 電感性負載時，不能用窄脈沖觸發。否那么電感性負載時，不能用窄脈沖觸發。否那么當當時，會出現一個晶閘管無法導通，并產時，會出現一個晶閘管無法導通，并產生很大直流分量電流，燒毀熔斷器或晶閘管。生很大直流分量電流，燒毀熔斷器或晶閘管。n3電感性負載時，最小控制角電感性負載時，最小控制角min=阻阻抗角。所以抗角。所以的移相范圍為的移相范圍為180；電阻；電阻負載時移相范圍為負載時移相范圍為0180。第三節第三節 相位控制器相位控制器n單相交流調壓控制器中的晶閘管用單相交流調壓控制器中的晶閘管用IGBT管取代，它除了實現交流調壓運用之外

10、，管取代，它除了實現交流調壓運用之外，還是一個相位控制器。還是一個相位控制器。 圖圖7-14 相位控相位控制器及其波形制器及其波形 第三節第三節 相位控制器相位控制器n如輸入電壓ui=Umsint，電阻性負載n負載電壓有效值為nn輸出電壓有效值為n輸出電流有效值為 )22sin2sin(12)()sin(221212221mmoUtdtUU)2sin2(1211moUU)2sin2(1211RURUImoo第三節第三節 相位控制器相位控制器n輸出電流的基波分量如圖輸出電流的基波分量如圖7-14 b的虛線的虛線所示，它較輸入電壓有一定的相位移。所示，它較輸入電壓有一定的相位移。假設改動假設改動1

11、、出現的時辰與間隔，出現的時辰與間隔，就可改動輸出電壓的大小和輸出與輸入就可改動輸出電壓的大小和輸出與輸入之間的相差。當要求輸出電壓有效值一之間的相差。當要求輸出電壓有效值一定時，定時，1和和有多種取值，取值不同，有多種取值，取值不同，輸出與輸入的相位就不同，因此把圖輸出與輸入的相位就不同，因此把圖7-14 a的交流電壓控制器稱之為相位控制的交流電壓控制器稱之為相位控制器。器。 第四節三相交流調壓電路第四節三相交流調壓電路 根據三相結合方式的不同，三相交流調壓電路具有多種根據三相結合方式的不同，三相交流調壓電路具有多種方式方式n負載acn負載abca)b)負載abcc)負載bd) 圖4-9ab

12、cuaubuciaUa0nuaubucianuaubucianuaubuciaVT1VT3VT4VT5VT6VT2星形結合星形結合線路控制三線路控制三角形結合角形結合支路控制三支路控制三角形結合角形結合中點控制三中點控制三角形結合角形結合本章小結本章小結n以電力電子器件組成的交流開關，與傳統的接觸器以電力電子器件組成的交流開關，與傳統的接觸器-繼電器系統相比，沒有觸頭及可動的機械機構，繼電器系統相比，沒有觸頭及可動的機械機構，不存在電弧、觸頭磨損和熔焊等問題。組成交流開不存在電弧、觸頭磨損和熔焊等問題。組成交流開關的電力電子器件可以是單、雙向晶閘管及關的電力電子器件可以是單、雙向晶閘管及IGB

13、T、MCT等自關斷器件。等自關斷器件。 n交流調壓，即使是運用晶閘管也可以籍負載過零自交流調壓，即使是運用晶閘管也可以籍負載過零自然關斷，不需另加換流電路，所以電路簡單，調整然關斷，不需另加換流電路，所以電路簡單，調整方便。但其含有較嚴重的諧波分量，不過對于加熱方便。但其含有較嚴重的諧波分量，不過對于加熱爐、電光源、小容量的電動機等慣性較大的負載，爐、電光源、小容量的電動機等慣性較大的負載，諧波對任務的影響較小。故交流調壓多用于加熱或諧波對任務的影響較小。故交流調壓多用于加熱或者機械慣性較大的負載功率調整。者機械慣性較大的負載功率調整。 三相交流調壓電路性能比較三相交流調壓電路性能比較 lU32lU2lU2lU2電路 晶閘管工作電壓（峰值） 晶閘管工作電流（峰值）移相范圍 線 路 性 能 特 點見圖7-160.45Il0180可視為三個單相電路的組合;輸出電壓電流波形對稱;中線電流含有諧波