教学课件：《电力电子技术》.ppt

6.1 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， 6.1 交流调压电路 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 6.1.1 单相交流调压电路 1．电阻负载 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 图6-1电阻负载单相交流调压电路及其波形 0~T1， VT1，VT截止，输出电压为0； T1~T2（π）， VT1通，VT2止，U0=U1； T2~T3， VT1，VT2止，输出电压为0； T3~T4（2π） VT2通，输出电压U0=U1； 2．主要数量关系输出电压分段表达式 6.1.1 单相交流调压电路 数量关系 A 输出负载电压有效值(6-1) B 负载电流有效值 (6-2) C 晶闸管电流有效值(6-3) 图6-1电阻负载单相交流调压电路及其波形 6.1.1 单相交流调压电路 D 线路入端功率因数 (6-4) 输出电压与a的关系:? 移相范围为0≤ a ≤π。 a =0时，输出电压为最大， Uo=U1。 随a的增大，Uo降低; a =π时， Uo =0。 λ与a的关系： a =0时，功率因数λ=1，即输出电压为完整正弦波 a =π/2时， λ =0.707 a增大，输入电流滞后于电压且畸变，λ降低 E 晶闸管最大正反向电压为 6.1.1 单相交流调压电路 2．阻感负载 阻感负载时a的移相范围 负载阻抗角：j = arctan(wL / 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j 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，而无法使其超前 a =0时刻仍定为u1过零的时刻，a的移相范围应为j ≤ a ≤π 图6-2 阻感负载单相交流调压电路及其波形 6.1.1 单相交流调压电路 阻感负载时的工作过程分析 在ωt = a时刻开通VT1，负载电流满足 (6-5) 解方程得(6-6) 式中 ,θ为晶闸管导通角 利用边界条件：ωt = a +θ时io =0,可求得θ： (6-7) VT2导通时，上述关系完同，只是io极性相反，相位差180° 图6-3 单相交流调压电路以a为参变量的θ和a关系曲线 数量关系 A 输出电压有效值 (6-8) 式中θ为晶闸管一周期内导通角，它和Ψ，a之间关系见上页公式 B 晶闸管电流有效值 (6-9) 6.1.1 单相交流调压电路 5.1.2 升压斩波电路 1.升压斩波电路的基本原理 工作原理 假设L值很大，C值也很大 V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为 V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等 （5-20） 图5-2 升压斩波电路及其工作波形 a）电路图 b）波形 化简得： （5-21） ，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压