第09章-交流调压和交交变频电路优秀PPT.ppt
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1、Beijing Jiaotong University(BJTU)本章内容本章内容9.19.1概述概述9.29.2单相沟通调压电路单相沟通调压电路9.39.3三相沟通调压电路三相沟通调压电路9.4 9.4 三相交交变频电路三相交交变频电路Beijing Jiaotong University(BJTU)9.1概述概述 交交变换电路分为:交交变换电路分为:沟通电力限制电路:只变更输出电压、输出电流、沟通电力限制电路:只变更输出电压、输出电流、输出功率或对电路的通断进行限制,不变更输出输出功率或对电路的通断进行限制,不变更输出频率频率交交变频电路:输出电压、输出电流和输出频率交交变频电路:输出电压
2、、输出电流和输出频率都变更都变更1、沟通电力限制电路基本类型、沟通电力限制电路基本类型基本电路单元:反并联的功率开关基本电路单元:反并联的功率开关基本类型按限制方式分为:基本类型按限制方式分为:沟通调压电路、沟通调功电路、沟通电力电子沟通调压电路、沟通调功电路、沟通电力电子开关和沟通斩波调压电路开关和沟通斩波调压电路Beijing Jiaotong University(BJTU)(1)沟通调压电路:接受相位限)沟通调压电路:接受相位限制方式,以限制沟通输出电压的制方式,以限制沟通输出电压的有效值为目的有效值为目的 主要应用:灯光限制主要应用:灯光限制 异步电动机软起动器异步电动机软起动器 无
3、功调整(补偿)电路无功调整(补偿)电路晶闸管限制电抗器型无功补偿装置单线原理图晶闸管限制电抗器型无功补偿装置单线原理图Beijing Jiaotong University(BJTU)(2)沟通调功电路:)沟通调功电路:接受周期限制方式,接受周期限制方式,以限制沟通输出功率的以限制沟通输出功率的平均值为目的平均值为目的 主要应用:主要应用:导通比导通比 D=n/m 沟通调功电路输出电压波形沟通调功电路输出电压波形(a)固定周期限制()固定周期限制(b)可变周期限制)可变周期限制炉温限制、电加热炉温限制、电加热等大惯性场合等大惯性场合Beijing Jiaotong University(BJT
4、U)(3)沟通电力电子开关:接受通断限制方式)沟通电力电子开关:接受通断限制方式 其作用相当于无触点的沟通接触器其作用相当于无触点的沟通接触器 主要应用:无功补偿主要应用:无功补偿 无触点开关无触点开关 TSC基本原理图基本原理图(a)基本电路单元()基本电路单元(b)分组投切简图)分组投切简图TSC运行特性曲线运行特性曲线Beijing Jiaotong University(BJTU)(4)沟通斩波调压电路:)沟通斩波调压电路:接受斩波限制方式,以接受斩波限制方式,以限制沟通输出电压的有限制沟通输出电压的有效值为目的效值为目的 Beijing Jiaotong University(BJT
5、U)2、交交变频电路基本类型及其应用、交交变频电路基本类型及其应用交交变频电路主要用于大功率、低转速三相沟通交交变频电路主要用于大功率、低转速三相沟通电机调速,因此其电路一般接受三相输入、三电机调速,因此其电路一般接受三相输入、三相输出的电路形式,简称为三相交交变频电路相输出的电路形式,简称为三相交交变频电路 三相交交变频电路的基本类型三相交交变频电路的基本类型按整流单元形式分:三相零式、三相桥式电路按整流单元形式分:三相零式、三相桥式电路 按工作方式分:有环流、无环流电路按工作方式分:有环流、无环流电路 其它类型的相交交变频电路:如三倍倍频电路、其它类型的相交交变频电路:如三倍倍频电路、负载
6、换流的倍频电路、矩阵式交交变频电路等负载换流的倍频电路、矩阵式交交变频电路等Beijing Jiaotong University(BJTU)9.2单相沟通调压电路单相沟通调压电路一、单相沟通调压电路的基本形式一、单相沟通调压电路的基本形式1、反并联电路、反并联电路 输出波形对称,负载输出波形对称,负载 电流无直流重量电流无直流重量 适用范围广适用范围广,应用最,应用最 广泛广泛此电路应重点驾驭此电路应重点驾驭Beijing Jiaotong University(BJTU)2、混合反并联电路、混合反并联电路 限制电路相对简洁限制电路相对简洁 输出波形不对称,存在输出波形不对称,存在直流重量直
7、流重量只适用于无变压器的小只适用于无变压器的小容量沟通系统容量沟通系统Beijing Jiaotong University(BJTU)3、二极管桥式电路、二极管桥式电路 4、混合桥式电路混合桥式电路v 输出波形对称,晶闸管不承受反向电压,但输出波形对称,晶闸管不承受反向电压,但v 运用元件数量较多运用元件数量较多 Beijing Jiaotong University(BJTU)二、电阻负载工况分析二、电阻负载工况分析(以反并联电路为例)(以反并联电路为例)单相沟通调压电路(电阻负载)单相沟通调压电路(电阻负载)Beijing Jiaotong University(BJTU)1、工作原理、
8、工作原理正半周限制正半周限制T1导通,负半周限导通,负半周限制制T2导通,在电源电压的过导通,在电源电压的过零点零点T1(或(或T2)自然关断。)自然关断。输出电流与输出电压同相位输出电流与输出电压同相位调整触发角(限制角)调整触发角(限制角)便可限便可限制输出电压制输出电压移相范围:移相范围:0 单相沟通调压电路单相沟通调压电路(电阻负载)波形(电阻负载)波形Beijing Jiaotong University(BJTU)二、电阻负载工况分析(续)二、电阻负载工况分析(续)2、基本电量关系(各电量参数与、基本电量关系(各电量参数与的关系)的关系)沟通输出电压有效值沟通输出电压有效值 负载电
9、流有效值负载电流有效值 晶闸管电流平均值晶闸管电流平均值Beijing Jiaotong University(BJTU)v晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值 v晶闸管通态平均电流晶闸管通态平均电流v电源侧功率因数电源侧功率因数Beijing Jiaotong University(BJTU)三、感性负载工况分析(以三、感性负载工况分析(以反并联电路为例)反并联电路为例)负载阻抗角负载阻抗角=arctan(L/R)(一)(一)工况分析工况分析1、工作原理及特点、工作原理及特点输出电流滞后输出电压,且输出电流滞后输出电压,且不连续不连续导通角导通角、输出电压、输出输出电压、输出电流波形与电流波形与
10、、有关有关调整触发角(限制角)调整触发角(限制角)便便可限制输出电压可限制输出电压单相沟通调压电路(电感负载)单相沟通调压电路(电感负载)和波形图(和波形图(工况)工况)Beijing Jiaotong University(BJTU)2、以、以 为参变量,为参变量,与与的关系曲线的关系曲线v 当当=0(电阻性负载)时:(电阻性负载)时:=180 v 当当 0(感性负载)时:(感性负载)时:当当时,时,=180 当当时,时,随着的随着的的增加的增加而减小而减小Beijing Jiaotong University(BJTU)3、基本电量关系(各电量参数与、基本电量关系(各电量参数与的关系)的关
11、系)v输出电压有效值输出电压有效值 v负载电流有效值负载电流有效值 Beijing Jiaotong University(BJTU)其中:其中:I0max为在为在=0,=时,负载电流的最大有效值时,负载电流的最大有效值IT*为晶闸管电流有效值的标幺值为晶闸管电流有效值的标幺值Beijing Jiaotong University(BJTU)v晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值Beijing Jiaotong University(BJTU)4、以、以 为参变量,为参变量,IT*与与的关系曲线的关系曲线v 当当、已知已知时,可由该曲时,可由该曲线查出晶闸管线查出晶闸管电流标幺值,电流标幺值,进而
12、求出负载进而求出负载电流有效值电流有效值I0及及晶闸管电流有晶闸管电流有效值效值IT Beijing Jiaotong University(BJTU)(二)(二)=工况分析工况分析特点特点导通角导通角=180,负载电流,负载电流i0连续连续,无调压作用,无调压作用 Beijing Jiaotong University(BJTU)(三)(三)180电电路不能正常工作路不能正常工作宽脉冲触发:宽脉冲触发:=180电路电路达到稳态时,相当于达到稳态时,相当于=工工况,无调压作用况,无调压作用 带感性负载时,要求带感性负载时,要求1800并接受宽脉冲触发并接受宽脉冲触发 Beijing Jiaot
13、ong University(BJTU)9.3三相沟通调压电路三相沟通调压电路一、三相沟通调压电路的基本形式一、三相沟通调压电路的基本形式1、反并联电路、反并联电路 输出波形对称输出波形对称负载电流中不包含三次及负载电流中不包含三次及 三的倍数次谐波三的倍数次谐波 负载连接形式可以是负载连接形式可以是 形形 或或形形适用范围广适用范围广,应用最广泛,应用最广泛 此电路应重点驾驭此电路应重点驾驭Beijing Jiaotong University(BJTU)2、混合反并联电路、混合反并联电路负载电流中不包含三次负载电流中不包含三次及三的倍数次谐波及三的倍数次谐波 负载连接形式可以是负载连接形式
14、可以是 形形 或或形形输出波形不对称,负载输出波形不对称,负载电流中存在偶次谐波电流中存在偶次谐波重量重量Beijing Jiaotong University(BJTU)3、形负载内接反并联电路形负载内接反并联电路 相当于由三个单相反并联沟相当于由三个单相反并联沟通调压电路组合而成通调压电路组合而成 输出波形对称输出波形对称晶闸管承受电源线电压,对晶闸管承受电源线电压,对器件的耐压要求较高器件的耐压要求较高 只适用于只适用于形负载形负载Beijing Jiaotong University(BJTU)4、形负载内接形负载内接 形形反并反并联电路联电路 输出波形对称输出波形对称晶闸管承受电源线
15、电压,晶闸管承受电源线电压,对器件的耐压要求较高对器件的耐压要求较高 晶闸管接在负载后面晶闸管接在负载后面,受电源浪涌电压的影响受电源浪涌电压的影响较小较小只适用于只适用于Y形负载形负载Beijing Jiaotong University(BJTU)5、形负载内接三个可形负载内接三个可控元件电路控元件电路 输出波形不对称,负载输出波形不对称,负载电流中存在偶次谐波电流中存在偶次谐波重量重量只适用于只适用于Y形负载形负载电路较简洁,在小容量电路较简洁,在小容量三相负载中有确定的三相负载中有确定的应用应用Beijing Jiaotong University(BJTU)二、三相反并联沟通调压电路
16、的分析二、三相反并联沟通调压电路的分析(一)限制原则(一)限制原则(or对触发系统的要求)对触发系统的要求)相电压过零点定为相电压过零点定为的起点,的起点,角移相范围是角移相范围是00 150 150 触发脉冲依次和三相桥式全触发脉冲依次和三相桥式全控整流电路一样,为控整流电路一样,为T1 T6,T1 T6,依次相差依次相差6060 相电流通路中至少有两个晶闸相电流通路中至少有两个晶闸管,应接受双脉冲或宽脉冲触发管,应接受双脉冲或宽脉冲触发Beijing Jiaotong University(BJTU)(二)电阻负载下典型波形分析(二)电阻负载下典型波形分析波形分析要点波形分析要点v 三三相
17、相导导通通时时,电电路路处处于于平平衡衡工工作作状状态态,负负载载上上的的相相电电压压波波形形等等于于电电源源相相电电压压,各各相相晶晶闸闸管管在在该该相相电压过零点时关断相相电压过零点时关断v 两两相相导导通通时时,导导通通相相的的负负载载相相电电压压等等于于两两相相之之间间电电源源线线电电压压的的一一半半,未未导导通通相相的的负负载载电电压压为为零零,导通的晶闸管在线电压的过零点时关断导通的晶闸管在线电压的过零点时关断v 应应将将每每半半个个周周期期分分成成若若干干个个区区间间来来分分析析负负载载电电压压波波形形,区区间间分分隔隔点点一一般般取取电电压压过过零零点点和和脉脉冲冲触触发时刻发
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