交流控制电路和交交变频电路介绍.ppt

变频电路变频电路改变频率的电路改变频率的电路 交交变频交交变频 直接直接 交直交变频交直交变频 间接间接交流电力交流电力控制电路控制电路只改变电压只改变电压, ,电流或控制电流或控制电路的通断电路的通断, ,而不改变频而不改变频率的电路率的电路交流调压电路交流调压电路 相位控制相位控制AC voltage controller Phase control交流调功电路交流调功电路 通断控制通断控制AC power controller Integral cycle control 电路图电路图Lighting controlSoft-start of asynchronous motorsAdjustable speed drive of asynchronous motorsReactive power control 电路结构：两个晶闸管可电路结构：两个晶闸管可用一双向可控硅代替用一双向可控硅代替 时刻为电源电压过时刻为电源电压过零时刻零时刻在交流电源的正负半周，在交流电源的正负半周，分别控制两个晶闸管开通，分别控制两个晶闸管开通，正负半周触发角相等正负半周触发角相等负载电压波形是电源电压负载电压波形是电源电压波形的一部分波形的一部分u 0u u 移相范围移相范围(The phase shift range)为为 0 负载电压有效值负载电压有效值RMS value of output voltage 负载电流有效值负载电流有效值RMS value of output current u u电阻负载单相交流调压电路及其波形电阻负载单相交流调压电路及其波形 流过晶闸管的电流有效值流过晶闸管的电流有效值 RMS value of thyristor current 电路功率因数电路功率因数 Power factor of the circuitu 输出电压与输出电压与的关系的关系: : 时，输出电压为最大时，输出电压为最大 U Uo o= =U U1 1, , 随随 a a 的增大，的增大，U Uo o降低，降低， a a =时，时， U Uo o =0 =0 功率因数功率因数与与 a a 的关系的关系: :a a =0 =0时，功率因数时，功率因数 =1 =1，a a 增大，输入电流滞后于电压增大，输入电流滞后于电压且畸变，且畸变，降低降低 0u电阻负载单相交流调压电路及其波形电阻负载单相交流调压电路及其波形 若将晶闸管短接，稳态时若将晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞负载电流为正弦波，相位滞后于后于u u1 1的角度为的角度为 ，当用晶，当用晶闸管控制时，只能进行滞后闸管控制时，只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后控制，使负载电流更为滞后 a a =0=0时刻仍定为时刻仍定为u u1 1过零过零的时刻，的时刻，a a 的移相范围应的移相范围应为为u1 uO1uoiouVTwtOwtOwtwtOuuG1 G1uG2OOwtwt阻感负载单相交流调压电路及其波形阻感负载单相交流调压电路及其波形 负载阻抗角：负载阻抗角：VT1）（RL /arctanw)sin()sin(tane 时刻开通晶闸管时刻开通晶闸管VT1VT1，负载电流应满足，负载电流应满足wt当当 时时 当当 时时0| sin21wwtoooitURidtdiL)sin()sin(2tan1wwtoetZUiwt 利用边界条件利用边界条件 时时 可求得可求得 wt0oi 0 20100601401802010060/( )180140 /( ) = 9075604530150单相交流调压电路以单相交流调压电路以a a为参变为参变量的量的和和a a关系曲线关系曲线以阻抗角为参变量以阻抗角为参变量a a 和和 的的关系如右图关系如右图单相交流调压电路单相交流调压电路a a为参变量时为参变量时I IVTNVTN和和a a关系曲线关系曲线 = 900.10.20.30.40.516018004012080 75 6045 = 0 /( )IVTN负载电流有效值负载电流有效值 2 1VTNVTZIIU02VTIII IVTVT的标么值的标么值稳态情况和稳态情况和 一样一样 时阻感负载交流调压电路工作波形时阻感负载交流调压电路工作波形当阻感负载当阻感负载, , 时电路时电路工作情况工作情况图4-2 阻感负载单相交流调压电路VT1VT1的导通时间超过的导通时间超过 触发触发VT2VT2时，时， i io o尚未过尚未过零零， VT1VT1仍导通，仍导通， VT2VT2不会导通。不会导通。i io o过零后，过零后，VT2VT2才可才可开通，开通，VT2VT2导通导通角小于角小于衰减过程中，衰减过程中， VT1VT1导通导通时间渐短，时间渐短， VT2VT2的导通的导通时间渐长时间渐长电阻负载电阻负载Resistive load由于波形正负半波对称，所以不由于波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波含直流分量和偶次谐波基波和各次谐波有效值基波和各次谐波有效值 负载电流基波和各次谐波有效值负载电流基波和各次谐波有效值 图图4-6 4-6 电阻负载单相交流调电阻负载单相交流调压电路基波和谐波电流含量压电路基波和谐波电流含量22on21nnbaURUI/onon, 5 , 3, 1o)sincos()(nnntnbtnatuwww图图4-7 4-7 斩控式交流调压电路斩控式交流调压电路在交流电源在交流电源u u1 1的正半周的正半周用用V V1 1进行斩波控制进行斩波控制用用V V3 3给负载电流给负载电流提供续流通道提供续流通道图图4-7 4-7 斩控式交流调压电路斩控式交流调压电路在交流电源在交流电源u u1 1的负半周的负半周用用V V2 2进行斩波控制进行斩波控制用用V V4 4给负载电流给负载电流提供续流通道提供续流通道图图4-8 4-8 电阻负载斩控式交流电阻负载斩控式交流调压电路波形调压电路波形电源电流的基波分量电源电流的基波分量和电源电压同相位，和电源电压同相位，即位移因数为即位移因数为1 1电源电流不含低次谐电源电流不含低次谐波，只含和开关周期波，只含和开关周期T T有关的高次谐波有关的高次谐波功率因数接近功率因数接近1 1任一相导通需和另一相构成回路任一相导通需和另一相构成回路电流通路中至少有两个晶闸管，应采用双脉冲或宽电流通路中至少有两个晶闸管，应采用双脉冲或宽脉冲触发脉冲触发触发脉冲顺序和三相桥式触发脉冲顺序和三相桥式 全控整流电路一样，为全控整流电路一样，为 VTVT1 1-VT-VT6 6, ,依次相差依次相差6060相电压过零点定为相电压过零点定为a a 的起的起 点，点， a a角移相范围是角移相范围是 0 0- 150- 150，与三相全控桥，与三相全控桥 式整流电路不同式整流电路不同三相电压控制器中，触发角三相电压控制器中，触发角改变，电路有两种不同的工改变，电路有两种不同的工作状态作状态 第一类工作状态：三相同时第一类工作状态：三相同时工作状态，即同一时刻，每工作状态，即同一时刻，每相有一个晶闸管导电，任一相有一个晶闸管导电，任一时刻同时有三个管子导电时刻同时有三个管子导电 第二类工作状态：两相同时第二类工作状态：两相同时工作状态，既同一时刻，仅工作状态，既同一时刻，仅两相各有一个管子导电，第两相各有一个管子导电，第三相的两个管子都不导电三相的两个管子都不导电6060 a a 90 90：两管导通，每管导通：两管导通，每管导通120120电流谐波次数为电流谐波次数为6 6k k1(1(k k=1=1，2 2，3 3，) )，和三，和三相桥式全控整流电路交流侧电流所含谐波的次相桥式全控整流电路交流侧电流所含谐波的次数完全相同数完全相同谐波次数越低，含量越大谐波次数越低，含量越大和单相交流调压电路相比，没有和单相交流调压电路相比，没有3 3倍次谐波，因倍次谐波，因三相对称时，它们不能流过三相三线电路三相对称时，它们不能流过三相三线电路 c)支路控制三角形联结由三个单相交流调压电路由三个单相交流调压电路组成，分别在不同的线电组成，分别在不同的线电压作用下工作压作用下工作单相交流调压电路的分单相交流调压电路的分析方法和结论完全适用析方法和结论完全适用输入线电流（即电源电输入线电流（即电源电流）为与该线相连的两流）为与该线相连的两个负载相电流之和个负载相电流之和c)支路控制三角形联结a)b)c)AC power controllerElectronic AC switch相同点相同点 电路形式电路形式完全相同完全相同不同点不同点 控制方式控制方式不同不同交流调压电路在每个电源交流调压电路在每个电源周期周期都对都对输出电压波形进行控制输出电压波形进行控制 交流调功电路是将负载与交流电源交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期接通几个周期, ,再断开几个周期再断开几个周期, ,通过通过通断周波数的比值来调节负载所消耗通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率的平均功率优点优点 响应速度快，无触点，寿命长，可频繁控制响应速度快，无触点，寿命长，可频繁控制通断通断与交流调功电路的与交流调功电路的区别区别不控制电路的平均输出功率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控制频度通常比交流调功电路低得多在半个周期内让在半个周期内让P P组组 a a 角按正弦规律从角按正弦规律从9090减到减到0 0或某个值，再增加到或某个值，再增加到9090，每个控制间隔内的，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。另外半个周期可对零。另外半个周期可对N N组进行同样的控制组进行同样的控制u uo o由若干段电源电压拼接而成，在由若干段电源电压拼接而成，在u uo o的一个周期内，的一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波