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7.5 工业应用（电加热） 7.6 电力系统中的应用 晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor—TCR） 晶闸管投切电容器 （Thyristor Switched Capacitor——TSC） 交流电力电子开关 7.7 电力电子系统用电接口的优化 本章总结 哈尔滨工业大学电气工程系 文件: 电力电子技术30.* 电力电子技术 电力电子技术的应用(6) 7.5.1 感应加热 工业上电加热的种类： 感应加热、电弧焊接、交流调功。 感应加热 利用电磁感应，在导电工件内产生涡流以加热工件 优点是：清洁、快速、高效 加热穿透深度： 根据应用来选择电源频率 f 低频（如工频）感应加热用于加热熔化大工件。 高频（可达几百KHz）感应加热用于锻造、焊接等 感应加热原理和结构 通过感应线圈中的电流在工件上产生涡流。 逆变器工作于方波方式，控制输出频率即可控制负载的加热功率。 谐振电容用于提供正弦电流且补偿电感线圈的功率因数 电压源串连谐振感应加热系统等效电路 等效负载 感应线圈 谐振电容 7.5.2 电弧焊 电弧焊对电源的要求 原理：在两个电极之间建立电弧，以产生焊接热能 电极的一端是要焊接的金属工件，另一端由焊接电源提供电压。 焊接电源的输出特点为：低压大电流（如50V，500A直流） 电弧建立后希望输出电流脉动小。（串连电感） 电源的输出应与电网输入之间电气隔离。（采用变压器） 采用工频电力变压器的焊接电源的结构形式 特点：体积、重量和损耗大。（工频变压器） 开关模式的焊接电源的结构形式 优点 输出频率高，滤波电感小 采用高频隔离变压器，体积小，重量轻。 整机效率高：80％～90％ 7.5.3 交流调功 应用场合：对电阻加热且工件热时间常数远大于工频电周期。 电路结构：与交流调压电路完全相同 交流调功电路与交流调压电路的控制方式的区别 交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形进行控制。 适用场合：对象时间常数较小，如灯光控制。 交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,再断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。 适用场合：对象时间常数较大，如电阻炉。 三相调压电路 单相调压电路 交流电力电子开关 调功电路输出电压 调节n/m比值，可控制平均输出功率。 静态无功补偿的方法（用电力电子开关实现无功补偿） 晶闸管控制电抗器（TCR） 晶闸管投切电容器（TSC） 典型应用有高压直流输电和无功补偿。本节只介绍无功补偿。 无功的危害： 导致设备容量增加。 使设备和线路的损耗增加。 线路压降增大，冲击性负载使电压剧烈波动。 静止无功补偿：配以固定电容器，就可在从容性到感性的范围内连续调节无功功率，称为静止无功补偿装置(Static Var Campensator—SVC）。用来对无功功率进行动态补偿，以补偿电压波动或闪变。 TCR电路 控制α角可连续调节流过电抗器的电流，从而调节无功功率。 7.6.1 晶闸管控制电抗器 控制方式：交流调压方式 TSC是交流调压的一种应用 TSC基本原理图 a) 基本单元单相简图 b) 分组投切单相简图 7.6.2 晶闸管投切电容器 作用 对无功功率控制，可提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。 性能优于机械开关投切的电容器。 结构和原理 晶闸管反并联后串入交流电路。实际常用三相投切电路。 TSC是交流电力电子开关的一种应用。 概念：把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关，起接通和断开电路的作用。 优点：响应速度快，无触点，寿命长，可频繁控制通断。 与交流调功电路的区别 并不控制电路的平均输出功率。 通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接通和断开。 控制频度通常比交流调功电路低得多。 电力电子设备会向电网注入谐波电流。 由于电源内阻的存在，公共耦合点处的电压波形会发生畸变，由此产生对电网的干扰。 谐波电流的危害： 降低设备的效率，影响用电设备的正常工作。 引起电网局部的谐振，使谐波放大，加剧危害。 导致继电保护和自动装置的误动作。 对通信系统造成干扰。 对电力电子设备注入电网谐波电流的限制（IEEE-519） 用电接口的优化 目的：减少电力电子设备对电网的干扰。 方法：对电力电子装置进行优化设计，以抑制或减少（在第一位置）其产生的谐波电流。 优化设计方法 无源滤波器 单相功率因数校正（PFC） PWM整流 7.7.1 无源滤波器 电感和电容组成低通滤波器与二极管整流电路相结合。 可改善输入电流的波形。 并可提高功率因数 7.7.2 单相功率因数校正 功率因数校正 PFC（Power Factor Correction) 是升压斩波器的一种典型应用。 工作原理 控制整流器输入电流为正