第4章 交流电力控制电路和交交变频电路.ppt
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1、1,电力电子变流技术,第 二十三 讲,主讲教师:隋振学时:32,2,引言 5.1 单相交流调压电路 5.2 三相交流调压电路 5.3 斩波电路,第5章 交流调压与斩波,3,5.1 单相交流调压电路,原理 两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管的控制就可控制交流电力。,4,应用 1 灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)。 2 异步电动机软起动。 3 异步电动机调速。 4 供用电系统对无功功率的连续调节。 5 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。,5.1 单相交流调压电路,5,5.1 单相交流调压电路,1) 电阻负载,图5-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形,
2、输出电压与 的关系: 移相范围为0 a 。 a =0时,输出电压为最大 。 Uo=U1, 随 a 的增大,Uo降低, a =时, Uo =0。,与 a 的关系: a =0时,功率因数 =1,a 增大,输入电流滞后于电压且畸变,降低。,6,若晶闸管短接,稳态时负载电流为正弦波,相位滞后于u1的角度为j ,当用晶闸管控制时,只能进行滞后控制,使负载电流更为滞后。,a =0时刻仍定为u1过零的时刻,a 的移相范围应为j a 。,1) 阻感负载,图5-2 电阻负载单相交流调压电路及其波形,负载阻抗角: j = arctan(wL / R),VT1,5.1 单相交流调压电路,7,q,0,20,100,6
3、0,140,180,20,100,60,/,(,),180,140,a,/,(,),j,= 90,75,60,45,30,15,0,图5-3 单相交流调压电路以a为参变量的和a关系曲线,wt = a 时刻开通晶闸管VT1,可求得,当 a = j 时 = 当 a j 时 ,以j 为参变量把a 和 的关系表示成右图。,5.1 单相交流调压电路,8,电力电子变流技术,第 二十四 讲,主讲教师:隋振学时:32,9,图5-4 单相交流调压电路a为参变量时I VTN和a关系曲线,j,= 90,0,.,1,0,.,2,0,.,3,0,.,4,0,.,5,160,180,0,40,120,80,75,60,4
4、5,j,= 0,a,/,(,),I,VTN,负载电流有效值IVT的标么值,5.1 单相交流调压电路,10,图5-5 aj时阻感负载交流调压电路工作波形,当阻感负载, a j 时电路工作情况。,图5-2 阻感负载单相交流调压电路,VT1的导通时间超过 。触发VT2时, io尚未过零, VT1仍导通, VT2不会导通。io过零后,VT2才可开通,VT2导通角小于。衰减过程中, VT1导通时间渐短, VT2的导通时间渐长。,5.1 单相交流调压电路,11,3) 单相交流调压电路的谐波分析,电阻负载,由于波形正负半波对称,所以不含直流分量和偶次谐波。 基波和各次谐波有效值 负载电流基波和各次谐波有效值
5、 电流基波和各次谐波标么值随 a变化的曲线(基准电流为a =0时的有效值)如图5-6所示。,图5-6 电阻负载单相交流调压电路基波和谐波电流含量,5.1 单相交流调压电路,12,电流谐波次数和电阻负载时相同,也只含3、5、7等次谐波。随着次数的增加,谐波含量减少。和电阻负载时相比,阻感负载时的谐波电流含量少一些。当a 角相同时,随着阻抗角j 的增大,谐波含量有所减少。,阻感负载,5.1 单相交流调压电路,13,4) 斩控式交流调压电路,在交流电源u1的正半周,图5-7 斩控式交流调压电路,5.1 单相交流调压电路,用V1进行斩波控制,用V3给负载电流提供续流通道,14,用V2进行斩波控制,用V
6、4给负载电流提供续流通道,图5-7 斩控式交流调压电路,4) 斩控式交流调压电路,在交流电源u1的负半周,5.1 单相交流调压电路,15,特性,图5-8 电阻负载斩控式交流调压电路波形,5.1 单相交流调压电路,电源电流的基波分量和电源电压同相位,即位移因数为1。电源电流不含低次谐波,只含和开关周期T有关的高次谐波。功率因数接近1。,16,5.2 三相交流调压电路,根据三相联结形式的不同,三相交流调压电路具有多种形式,17,三线四相 基本原理:相当于三个单相交流调压电路的组合,三相互相错开120工作。基波和3倍次以外的谐波在三相之间流动,不流过零线。问题:三相中3倍次谐波同相位,全部流过零线。
7、零线有很大3倍次谐波电流。 a =90时,零线电流甚至和各相电流的有效值接近。,1) 星形联结电路 可分为三线三相和三线四相,图5-9 三相交流调压电路a) 星形联结,5.2 三相交流调压电路,18,三相三线,主要分析阻负载时的情况,图5-9 三相交流调压电路a) 星形联结,5.2 三相交流调压电路,任一相导通须和另一相构成回路。电流通路中至少有两个晶闸管,应采用双脉冲或宽脉 冲触发。触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样,为VT1 VT6,依次相差60。相电压过零点定为a 的起点, a角移相范围是0 150。,19,(1)0 a 60:三管导通与两管导通交替,每管导通180a 。但a =0时
8、一直是三管导通。,图5-10 不同a角时负载相电压波形a) a =30,5.2 三相交流调压电路,20,图5-10 不同a角时负载相电压波形b) a =60,5.2 三相交流调压电路,21,(3)90 a 150:两管导通与无晶闸管导通交替,导通角度为3002 a。,图5-10 不同a角时负载相电压波形 c) a =120,5.2 三相交流调压电路,22,谐波情况,5.2 三相交流调压电路,电流谐波次数为6k1(k=1,2,3,),和三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。谐波次数越低,含量越大。和单相交流调压电路相比,没有3倍次谐波,因三相对称时,它们不能流过三相三线电路。,2
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- 交流 交换 电力 控制电路 以及 变频 电路
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