电力电子技术电子教第五章 交流变换电路.ppt

变频器原理与应用 《电力电子技术》 电力电子技术 第五章 交流变换电路 学习目标 1．掌握电力电子器件作为交流开关的典型应用电路。 2．掌握单相交流调压电路基本工作原理，了解电感性负载阻抗角对控制角的影响。 3．了解三相交流调压电路的连接方式及性能特点。 4. 了解交-交变频的工作原理与电路结构。 第一节 交流开关及其应用电路 电力电子器件在交流开关及交流调压控制电路中应用广泛。通常电磁式开关在断开负载电路时往往有电弧产生，触头易烧损，动作时间长；且有噪声、寿命短和功耗大等。而由电力电子器件组成的交流开关具有无触头、开关速度快、使用寿命长和功耗小等优点。 交流开关可用两只普通晶闸管或者两只自关断电力电子器件反并联组成。由于出现了双向晶闸管，可以用一只双向晶闸管代替两只反并联器件，使电路大大简化。 一、晶闸管交流开关及应用 a) b) c) 图5-1 晶闸管开关的基本形式 图5-1a为普通晶闸管反并联的交流开关。当Q合上时，靠管子本身的阳极电压作为触发电源，可使管子可靠触发。负载上可得到基本为正弦波的电压。图5-1b为采用双向晶闸管的交流开关。图5-1c为只有一个普通晶闸管的电路，管子只能承受正压，但由于串联元器件多，其压降损耗较大。 图5-2为三相自动电热炉的典型电路。它采用双向晶闸管为交流开关，当开关Q拨到“自动”位置时，炉温就能自动保持在给定温度。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，温控仪的常开触点KT断开，VT4关断，继电器KA失电，双向晶 闸管VT1VT2、VT3关断，电阻 RL与电源断开，电炉降温。使 炉温被控制在给定范围内波动， 实现自动恒温控制。 图5-2 三相电热炉自动温控电路 二、单相交流调功器 在电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作状态始终处于全导通或全阻断，这种工作方式称为过零触发。交流过零触发开关电路就是利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断。它被用来实现在设定的周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，达到调节负载两端交流电压即负载功率的目的。因而这种装置也称调功器或周波(波形个数)控制器。 调功器的输出功率为 调功器输出电压有效值 其中，Pn、Un为设定周期TC内全导通时装置的输出功率与电压有效值。因此，改变导通周波数n，即可改变输出电压或功率。 a) b) 图5-3 过零触发调节周波电压的波形 图5-4为全波连续式的过零触 发电路。电路由锯齿波产生、信号综合、直流开关、同步电压与过零脉冲输出五个环节组成 图5-4 过零触发电路 锯齿波是由单结晶体管V8 和R1、R2、R3、RRP1和C1组成 的张驰振荡器产生，经射极 跟随器(V1、R4)输出。 2) 控制电压(UC)与锯齿波 电压进行电流叠加后，得 到合成电压uS送至V2的基极。 3) 由V2、V3及R8、R9、 VS1组成直流开关。 4) 过零脉冲输出。 图5-5 过零触发电路的电压波形 三、固态开关 图5-6 固态开关电路 第二节 单相交流调压电路  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、电阻负载 图5-7 单相交流调压电阻负载电路及波形 图5-8 双向晶闸管调压电路 电阻负载时单相交流调压的数量关系 1)输出交流电压有效值和电流有效值 2)流过晶闸管的电流有效值 3)功率因数 二、电感性负载 a) b) c) 图5-9 单相交流调压电感负载电路及波形 下面分三种情况进行讨论： (1) α φ 由图5-9a可见，α φ，θ180°，正负半波电流