1、關于交流交流變換電路第1頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四5.2、晶閘管交流調壓器 交流調壓電路常由晶閘管組成，用于調節(jié)輸出電壓的有效值。晶閘管交流調壓器具有體積小、重量輕的特點。輸出是交流電壓，但不是正弦波形，諧波分量大，功率因數(shù)也較低。 交流調壓控制常用相位控制。它是使晶閘管在電源電壓每一周期中、在選定的時刻將負載與電源接通，改變選定的時刻可達到調壓的目的。 第2頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四5.2.1、單相交流調壓電路1、單相調壓電路的結構和工作原理(電阻性負載)圖5-7（1）電路結構和工作原理波形（2）仿真與實驗波形第3頁，共51頁，

2、2022年，5月20日，18點12分，星期四 (a) =30 (b) =60第4頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 (c)=90 (d) =120單相交流調壓器帶電阻性負載不同控制角時的仿真和實驗波形第5頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四2、單相調壓電路的結構和工作原理(阻-感負載)圖4-3（1）電路結構和工作原理波形第6頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 （2）電感性負載的工作情況當電源電壓反向過零時，由于負載電感產(chǎn)生感應電動勢阻止電流變化，故電流不能立即為零，此時晶閘管導通角的大小，不但與控制角有關，而且與負載阻抗角有

3、關。兩只晶閘管門極的起始控制點分別定在電源電壓每個半周的起始點，的最大范圍是 。 第7頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 單相交流調壓可歸納以下三點： 帶電阻性負載時，負載電流波形與單相橋式可控整流交流側電流波形一致，改變控制角可以改變負載電壓有效值。 帶電感性負載時，不能用窄脈沖觸發(fā)，否則當150以后，負載上沒有交流電壓輸出。當Ug1觸發(fā)VT1時，盡管VT6的觸發(fā)脈沖仍存在，但由于uUuV，即VT1、VT6承受反向電壓，不可能導通，因此輸出電壓為零。因此=0時輸出全電壓，增大則輸出電壓減小，=150時輸出電壓為零。每相負載上的電壓已不是正弦波，但正、負半周對稱。因此，

4、輸出電壓中只有奇次諧波，以三次諧波所占比重最大。由于這種線路沒有零線，故無三次諧波通路，減少了三次諧波對電源的影響。 第24頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四（2）三相調壓電路在電感性負載時的工作情況 三相交流調壓電路在電感性負載下的情況要比單相電路復雜得多，很難用數(shù)學表達式進行描述。從實驗可知，當三相交流調壓電路帶電感性負載時，同樣要求觸發(fā)脈沖為寬脈沖，而脈沖移相范圍為：0150 。隨著增大則輸出電壓減小。 第25頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四5.1、晶閘管交流調功器和交流開關交流電力控制電路只改變交流電壓、電流的幅值或對交流電路進行通斷控

5、制，而不改變交流電的頻率。它包括交流開關、交流調功和交流調壓等；交流電力控制電路主要采用通斷控制或相位控制方式。交流開關和交流調功主要采用通斷控制，而交流調壓通常采用相位控制。1）通斷控制。即把晶閘管作為開關，將負載與交流電源接通幾個周期，然后再斷開一定周期，通過改變通斷時間比值達到調壓目的。這種控制方式電路簡單，功率因數(shù)高，適用于較大時間常數(shù)的負載；缺點是輸出電壓或功率調節(jié)不平滑。2）相位控制。它使晶閘管在電源電壓每一周期內選定的時刻將負載與電源接通，改變選定的導通時刻就可達到調壓的目的。第26頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四1、晶閘管交流調功器 使晶閘管交流開關在

6、端電壓為零或零附近瞬間接通，利用管子電流小于維持電流使管子自行關斷，就可使電路波形為正弦整周期形式，這樣可以避免高次諧波的產(chǎn)生。這種觸發(fā)方式稱為過零觸發(fā)或零觸發(fā)。交流零觸發(fā)開關對外界的電磁干擾最小。 實現(xiàn)功率調節(jié)的方法如下：在設定的周期TC內，用零電壓開關接通幾個周波然后斷開幾個周波，改變晶閘管在設定周期內的通斷時間比例，可調節(jié)負載上的交流平均電壓，即可達到調節(jié)負載功率的目的。這種裝置也稱為調功器或周波控制器。第27頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 過零觸發(fā)輸出電壓波形圖5-4第28頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 設在Tc內導通的周波數(shù)為n

7、，每個周波的周期為T，輸出電壓有效值是 則調功器的輸出功率是 Pn 設定周期Tc內全部周波導通時裝置輸出的功率。Un設定周期Tc內全部周波導通時，裝置輸出的電壓有效值 n在設定周期Tc內導通的周波數(shù)改變導通周波數(shù)n即可改變電壓和功率。 第29頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 晶閘管交流開關的基本原理是將兩只反并聯(lián)的普通晶閘管串入交流電路中，替代傳統(tǒng)的機械開關對電路進行通斷控制。晶閘管交流開關是一種快速、理想的交流開關。它總是在電流過零時關斷，在關斷時不會因負載或線路電感儲存能量而造成暫態(tài)過電壓和電磁干擾，因此特別適用于操作頻繁、可逆運行及有易燃氣體、多粉塵的場合。2、

8、晶閘管交流開關第30頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四晶閘管交流調壓、調壓、開關電路應用5.2.2、晶閘管交流調壓器應用電路晶閘管交流調壓電路廣泛用于工業(yè)加熱、燈光控制、感應電動機調壓調速以及電焊、電解、電鍍的交流側調壓等場合。1、觸發(fā)二極管觸發(fā)的交流調壓電路圖5-11第31頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四2、單結晶體管觸發(fā)的交流調壓電路3、KC06觸發(fā)器觸發(fā)的晶閘管交流調壓電路圖5-12圖5-13第32頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四5.1.2、晶閘管交流調功器應用電路交流調功器的主電路可用二只普通晶閘管反并聯(lián)或雙向

9、晶閘管組成，下圖為全周波連續(xù)式分立元件組成的過零觸發(fā)電路控制的交流調功器，它由主電路、鋸齒波產(chǎn)生、信號綜合、直流開關、過零脈沖輸出以及同步電壓等部分組成。圖5-5第33頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四1、固態(tài)開關固態(tài)開關是一種晶閘管交流開關，是近年發(fā)展起來的一種以雙向晶閘管為基礎的無觸點開關組件。圖5-15.1.1、晶閘管交流開關應用電路第34頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四2、晶閘管交流開關在電動機控制中的應用1）電動機的正反轉控制2）電動機的反接制動與能耗制動圖5-2第35頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四5.2.

10、4 晶閘管三相交流調壓應用實例KJF系列雙向晶閘管調壓調速裝置1.主要技術指標1）控制對象：三相異步電動機、交流輸入三相50Hz，進線電壓380V2）裝置功率：小于40kW3）調速范圍：5：1左右，對力矩電機可達10：14）穩(wěn)態(tài)精度：靜態(tài)誤差不大于2.5%5.5%5）控制電壓：08V6）交流輸出：交流三相電壓連續(xù)可調該調壓裝置既能對異步電動機實現(xiàn)無級平滑調速，也能作為工業(yè)加熱、燈光控制用的交流調壓器。第36頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四2.系統(tǒng)原理圖圖5-23第37頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四5.3 晶閘管交-交變頻器交-交變頻電路是不

11、通過中間環(huán)節(jié)而把工頻交流電直接變換成不同頻率交流電的變頻電路，故又稱為直接變頻器或周波變換器。因為沒有中間直流環(huán)節(jié)，僅用一次變換就實現(xiàn)了變頻，所以效率較高。目前，自關斷型變頻器受自關斷器件容量的限制，功率還不能做得很大。強制關斷型功率受到換相電容的換相能力限制，同樣功率不能做得很大。而普通晶閘管容量大，價格便宜，自然換相可靠，所以對于大功率變頻器來說，一般采用由普通晶閘管組成的、采用自然換相方式的變頻器。所以，交-交變頻器大多數(shù)由普通晶閘管元件構成。第38頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四5.3.1 單相交-交變頻電路 1、基本結構和工作原理單相交-交變頻電路由兩組反并

12、聯(lián)的晶閘管整流器構成。（1）方波型交-交變頻器圖5-24圖5-25第39頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 （2）正弦波型交-交變頻器正弦波型交-交變頻器的主電路與方波型相同，但其輸出電壓的平均值按正弦規(guī)律變化，克服了方波型變頻器輸出波形諧波成分大的缺點。在正組橋整流工作時，使控制角從 ， 輸出的平均電壓由低到高再到低變化。而在正組橋逆變工作時，使控制角從 ，就可以獲得平均值可變的負向逆變電壓。 第40頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 正弦型交-交變頻器的輸出電壓波形 圖5-26第41頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四

13、交-交變頻器的特點：交-交變頻器由于其直接變換的優(yōu)點：效率較高，可方便地進行可逆運行。主要缺點是：功率因數(shù)低。主電路使用晶閘管元件數(shù)目多，控制電路復雜。變頻器輸出頻率受到其電網(wǎng)頻率的限制，最大變頻范圍在電網(wǎng)二分之一以下。 交-交變頻器一般只適用于球磨機、礦井提升機、電動車輛、大型軋鋼設備等低速大容量拖動場合。 第42頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 5.3.2 三相-單相交-交變頻電路將兩組三相可逆整流器反并聯(lián)即可構成單相變頻電路。 三相半波-單相交-交變頻電路 三相橋式-單相交-交變頻電路 圖5-27圖5-28第43頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分

14、，星期四5.3.3 三相交-交變頻電路交-交變頻器主要用于交流調速系統(tǒng)中，因此實際使用的主要是三相交-交變頻器。三相交-交變頻器電路是由三組輸出電壓相位互差的單相交-交變頻電路組成的。1、電路的接線方式三相交-交變頻電路主要有兩種接線方式，即公共交流母線進線方式和輸出星形聯(lián)結方式。第44頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 （1）公共交流母線進線方式 它由三組彼此獨立、輸出電壓相位互差120度的單相交-交變頻電路組成，其電源進線通過電抗器接在公共的交流母線上。由于電源進線端公用，所以三組單相變頻電路的輸出端必須隔離。為此，交流電機的三個繞組必須拆開，共引出六根線。 圖5-

15、29第45頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四 （2）輸出星形連接方式 由于變頻器輸出端中點不和負載中點相連接，所以在構成三相變頻器的六組橋式電路中，至少要有不同相的兩組橋中的四個晶閘管同時導通才能構成回路，形成電流。 圖5-30第46頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四2、具體電路結構三相橋式整流器組成的三相-三相交-交變頻電路，采用公共交流母線進線方式 圖5-31第47頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分，星期四三相橋式整流器組成的三相-三相交-交變頻電路，給電動機負載供電，采用輸出星形聯(lián)結方式（負載未畫出） 圖5-32第48頁，共51頁，2022年，5月20日，18點12分