AC-AC变换电路课程.ppt

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