电力电子技术744450.ppt

第6章 交流电力控制电路 §6.1 单相交流调压电路 交流调压电路的主要应用：交流调功(电加热)、灯光控制、异步电动机的软启动、调速节能运行等。 1. 电阻负载 双向交流开关：VT1与VT2反并联，可用一只双向晶闸管（KS）代替。 正负半周?的起始点均为相电压的过零点。 在正半周?处VT1触通，uo= u1，在u1过零变负时， VT1反偏自行关断。 在u1负半周，VT2正偏而VT1承受反压，在?角处VT2触通，负载电流反向。 负载电压波形正负半周均为电源电压波形的一个片段。正负半周对称、平均值为0（纯交流输出）。 由于纯电阻负载，io与uo波形相同。 负载电压有效值： 负载电流有效值：Io= Uo/R 每只SCR电流有效值： （电流面积差一半） 移相范围： ?=0~? 功率因数： 当?=0时，Uo=U1最大，pf=1。随?的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，pf 降低。 VT1、VT2需要两路触发脉冲 uG1、 uG2分别触发。 采用双向晶闸管时的触发情况： 在正负半周都需要对同一个门极施加触发脉冲（采用高频调制脉冲列可以减小脉冲变压器体积）。 2. 阻感负载 负载阻抗角?=tg-1(?L/R)。 在交流开关完全导通时（相当于用导线连通），稳态时负载电流应为正弦波。并且相位比电源电压u1滞后?角。 SCR控制只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后。 ? ?的情况: 正半周?处VT1触通，工作情况与单相半波可控整流类似；在正半周过零变负时电感L使VT1延续导通，延续时间长短与负载的电感性强弱有关。 在负半周VT2触通时，其管压降成为VT1的反压而保证其截止。 稳态下电流正负半周波形对称，各管导通角?小于180o。 ?角较大时的情况： ??? ?? ?Uo?（正负半周面积均减小） 有效值计算： （此积分考虑了半周 内的两部分面积） IVT有效值计算涉及到较复杂的io表达式（略）。 结论：当??时，?180O，正负半波电流断续。?愈大， ?越小，波形断续愈严重，但交流电压可调。 ?~ ?（?）的关系曲线： ?= ?的情况：在交流开关完全短路的情况下， io比u1自然滞后?角（稳态），并且?=180o，io为正负对称的正弦波。 ?= ?意味着SCR的触发导通刚好满足io的上述正弦稳态波形的要求，io过零变正时刚好使VT1触通，io过零变负时又刚好使VT2触通，故输出效果与交流开关完全短路开通的情况相同。相当于SCR失去开关控制调压作用。 ??的情况: 在??时，若触发脉冲足够宽或脉冲列触发，更容易满足上述稳态下电流自然交变的开关要求： io比u1滞后?角（稳态），VT1已在?角处提前触发，并且在io过零变正时一直保持触发。在io过零变负时同样保证VT2及时导通。总之，在交流开关完全短路的情况下io正弦波所要求的双向电流路径，在? ≤ ? 时，由VT1、2完全可以提供。因此，作用效果与交流开关短路时相同。 ? ~ ?(?) 的关系曲线分析。 若采用窄脉冲触发： 刚上电时，由于VT1触发早，电流io从零上升，其导通角?将超过180o（因为电感电压作用面积大，过充电，放能时间延长）。 当负半周uG2脉冲出现时， VT1的电流尚未减到0， VT2受反压不能触通；待VT1中电流降到零关断， VT2开始正偏时， uG2脉冲已消失，故VT2无法导通。 下一个正半周uG1又触通VT1，使负载电流只有正半周，出现很大的直流分量，电路不能正常工作（通常负载电阻分量很小，直流电流会很大） 。 结论：（阻感负载） 能使输出电压可调的正常移相范围：?= ?~?。正负半波电流断续（ ?180o），非正弦， ?越大，则?越小，电流波形断续加重。 当?≤?时，若采用宽脉冲或脉冲列触发，则作用效果与交流开关完全短路情况相同，不具备可控调压作用，uo= u1，io为连续正弦波。 在电感性负载下，不能用窄脉冲触发，否则当??时会发生一只SCR无法导通现象，输出电流出现很大的直流分量，会烧毁熔断器或晶闸管。 习题：（P150）6-1~3 ， 6-4* §6.2 三相交流调压电路 三相负载星形连接方式最常用，每相各由一个双向交流开关控制。VT1、3、5使三相电流正向流通， VT4、6、2使三相交流反向流通。 三相四线制Y接（Y0）：相当于三个单相交流调压电路的组合，三相互差120o相位，分析方法与单相相同。 各相中的3整倍次谐波电流是同相位的，全部流过中线，会形成很大的3次谐波电流（零序电流）。 基波和其它谐波在三相之间流动，不流过中线。 三相三线制Y接： 三相正半周对应的VT1、3、5触发脉冲依次相差1