PE_5 交流开关与交流调压电路.ppt

变频器原理与应用 《电力电子技术》 电力电子技术 第五章 交流开关与交流调压电路 普通晶闸管可构成可控整流电路和有源逆变电路。两只反并联的普通晶闸管或一只双向晶闸管可组成交流开关和实现交流调压，广泛用于调光、调温、电机调速等。由电力电子器件构成的交流开关可实现高电压、大电流电路的通断控制，并且具有无触点、动作速度快、噪声低、寿命长和几乎不用维护等优点。 5.1 交流开关电路 晶闸管交流开关是理想的快速交流开关，接通与断开负载电路时不会有电弧产生，由于晶闸管总是在电流过零时关断，因而关断时不会因负载或线路中电感储能而造成暂态过电压和电磁干扰现象。晶闸管交流开关特别适用于操作频繁、可逆运行及有易燃易爆气体、多粉尘的场合。 一、简单交流开关电路及应用 a) b) c) 图5-1 晶闸管开关的基本形式 电路采用双向晶闸管为交流开关，当开关Q拨到“自动”位置时，若炉温低于给定温度，温控仪KT(调节式毫伏温度计)使常开触点KT闭合，VT4(小容量双向晶闸管)被触发导通，使继电器KA线圈带电，KA的触点动作，使VT1、VT2、VT3触发导通，负载电阻RL接入交流电源，电炉升温。若炉温到达给定温度，温控仪的KT触点断开，VT4关断，继电器KA失电，VT1、VT2、VT3关断，电阻RL与电源断开，电炉降温。这样使炉温被控制在给定范围内波动，实现自动恒温控制。 二、过零触发开关电路及应用 晶闸管交流开关和交流调压的控制方式： 相位控制和过零控制 相位控制：调节控制角a，可调节输出电压但会产生射频干扰。 过零控制：交流电压过零时触发晶闸管（a=0），使晶闸管在一个周期处于全导通或全阻断状态。 单片机控制系统实现晶闸管过零控制的调功器电路 电路组成： U1电压跟随器，输入电压Usr=40V,输出为方波。 U2A:施密特触发器（滞回比较器），输出为矩形波，经单稳态触发器给单片机的外中断输入端。 U2B/U2C:正、负过零比较器，过零时得正脉冲，经微分、单稳态得过零脉冲串（100KHz） 8051单片机的P1.0输出,控制电平信号， 控制电平信号U3和过零脉冲输入到U3(与非门），U3输出控制晶闸管触发电路。 演示：5-6.EWB 一、 单相交流调压电路 可由一只双向晶闸管组成，也可以用两只普通晶闸管或GTR等其他全控器件反并联组成。 （一）RC移相触发的调压电路 交流调压电路使用注意事项： 电阻性负载，电路控制可用相控整流的触发电路（在保证同步的条件下），改变控制角a，即可调节输出电压。 感性负载，不能用窄脉冲触发。 感性负载，最小控制角amin=j (负载功率因数角)， j a 180° 电阻性负载，最小控制角amin=0 ，0 a 180°。 本章小结 组成交流开关的电力电子器件可以是普通晶闸管、双向晶闸管及自关断器件。其中，普通晶闸管的造价较全控型器件低廉，已得到广泛的应用。 交流调压控制方式一般有两种：一种是常用的相位控制，它类似于单相可控整流电路那样调整输出电压。另一种是通断比控制方式，控制负载所得电压的周波个数，达到调节负载功率的目的，而它们的触发控制角一般是α =0°。 本章小结 交流调压，使用晶闸管可以借负载过零自然关断，不需另加换流电路，所以电路简单，调整方便。但其含有较严重的谐波分量，不过对于加热炉、电光源、小容量的电动机等惯性较大的负载，谐波对工作的影响较小。因此，交流调压多用于加热或者机械惯性较大的负载功率调整。 5.1 交流开关电路 （2）零电流触发电路典型应用 5.1 交流开关电路 （3） 功率扩展和正常工作波形 5.2 交流调压电路 需对交流电源平稳调压的场合： 调温——电热炉、调光——舞台灯、 调速——交流电机、调压——交流稳压电源、 其它——脉冲焊接、无触点开关。 方案： 用晶闸管作为交流开关，调节其交流输出电压和功率。 晶闸管调压装置特点： 体积小、控制方便、维护容易。 5.2 交流调压电路 单相交流调压电阻负载电路及波形 双向晶闸管调压电路 5.2 交流调压电路 （二）单结晶体管触发的交流调压电路 5.2 交流调压电路 （三）KC06触发器组成的晶闸管移相交流调压电路 5.2 交流调压电路 5.2 交流调压电路 三、三相交流调压电路 带中线的三相交流调压电路，是三个单相交流调压电路的组合。