AC-AC变换电路课程.ppt

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第六章 AC-AC变换电路 引 言 交-交变流电路:一种形式的交流变成另一种形式交流的电路,可改变电压、电流、频率和相数等。 交流电力控制电路:只改变电压、电流或控制电路的通断,不改变频率; 1. 交流调压电路——相位控制(或斩控式); 2. 交流调功电路及交流无触点开关——通断控制。 变频电路:改变频率,大多不改变相数,也有改变相数的; 交交变频电路——直接把一种频率的交流变成另一种频率或可变频率的交流,直接变频电路; 1. 晶闸管交交变频电路 2. 矩阵式变频电路 交直交变频电路——先把交流整流成直流,再把直流逆变成另一种频率或可变频率的交流,间接变频电路。 内容提要与目的要求 掌握交流调压器的基本类型、用途和电路,简要分析单、三相交流调压电路. 理解和掌握交流斩波调压的原理与基本性能,掌握交-交变频电路(周波变换器)的原理及电路,分析其优缺点。 重点:交-交变频电路(周波变流器)的原理及电路 第一节 交流开关及应用 一、交流电力电子开关 将晶闸管反并联串入交流电路如图6-1所示,代替电路中的机械开关,起接通和断开电路的作用,称为交流电力电子开关,也称为无触点开关。 与机械开关比,它具有开关响应速度快,无触点(无电弧火花),寿命长,可频繁控制通断的优点。 当触发信号送至晶闸管时可使电路在一个周期的任何时刻接通,但采用相位控制触发方式,会使电路中的正弦波出现缺角,而含较大的高次皆波。 所以常用的是过零触发,即晶闸管在电压为零或零附近的瞬间接通,利用电流小于维持电流关断,这时开关对外界的电磁干扰最小。 将电力电子开关(多为双向晶闸管)和其控制电路封装在一起构成无触点通断组件称为固态开关(Solid State Suitch),简称SSS,它包括固态继电器(Solid State Relay,SSR)和固态接触器(Solid State Cantactor,SSC)。 固态开关一般采用环氧树脂封装,具有体积小,工作频率高的特点,适用于频繁操作或有腐蚀性易燃,多粉尘的场合。 二、交流调功电路 交流调动电路的形式和图6-1相同,控制方式也是通断控制,不过其控制目的是为了控制电路的平均输出功率。 而交流电力电子开关并不去控制电路的平均输出功率,通常也没有明确的控制周期,交流电力电子开关只是根据需要接通或断开电路。 交流调动电路将负载和交流电源接通几个整周期,再断开几个整周期,通过改变接通周期数和断开周期数的比例来调节负载上的平均功率 通常控制晶闸管的导通时刻都是在电源电压过零的时刻,这样,在交流电源接通期间,负载电压为正弦波,不会对电网电压造成谐波污染。 图6-2为交流调功电路的典型波形,设控制固期为M倍的电源周期,其中晶闸管在前N个周期导通,在后M-N个周期关断。 第二节 单相交流调压电路 交流电力控制电路的结构及类型 两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,控制晶闸管就可控制交流电力; 交流调压电路——每半个周波控制晶闸管开通相位,调节输出电压有效值; 交流调功电路——以交流电周期为单位控制晶闸管通断,改变通断周期数的比,调节输出功率的平均值; 交流电力电子开关——并不着意调节输出平均功率,而只是根据需要接通或断开电路。 交流调压电路的应用: 灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制); 异步电动机软起动; 异步电动机调速; 供用电系统对无功功率的连续调节; 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。 一、电阻负载 1.工作原理: 在 u1的正半周和负半周,分别对VT1和VT2的开通角a进行控制就可以调节输出电压; 正负半周a 起始时刻(a =0)均为电压过零时刻,稳态时,正负半周的a 相等; 负载电压波形是电源电压波形的一部分,负载电流(也即电源电流)和负载电压的波形相同。 2.数量关系 负载电压有效值(6-1) 负载电流有效值: (6-2) 晶闸管电流有效值(6-3): 功率因数(6-4): 输出电压与α 的关系:? 移相范围为0≤ α ≤π。 α =0时,输出电压为最大, Uo=U1。随a的增大,Uo降低, α =π时, Uo =0。 λ与α 的关系: - α =0时,功率因数λ=1, α 增大,输入电流滞后于电压且畸变,λ降低。 二、阻感负载 1、工作原理 阻感负载时α的移相范围 负载阻抗角:Φ = arctan(ωL / R) 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Φ ; 在用晶闸管控制时,只能进行滞后控制,使负载电流更为滞后,而无法使

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