4交流调压和交交变频

4-1第四章第四章.交流调压和交交变频交流调压和交交变频 交流调压是指交流电压幅值的变换（其频率交流调压是指交流电压幅值的变换（其频率不变不变)。交流调压有广泛的应用，它在交流调。交流调压有广泛的应用，它在交流调压、交流调功和交流开关三种交流电力控制压、交流调功和交流开关三种交流电力控制器中广泛应用。器中广泛应用。交流电力控制器通常是指接在交流电源与负交流电力控制器通常是指接在交流电源与负载之间，用以实现负载电压有效值和功率调载之间，用以实现负载电压有效值和功率调节或开关控制的电力电子装置。节或开关控制的电力电子装置。它们可以采用相位控制或通断控制，相应的它们可以采用相位控制或通断控制，相应的装置也称为交流调压器、交流调功器和交流装置也称为交流调压器、交流调功器和交流电力电力开关。开关。4.1.4.1.交流调压交流调压4-24.1.1.4.1.1.单相交流调压单相交流调压1）.电阻性负载电阻性负载4-34.1.2.4.1.2.三相交流调压三相交流调压4-4 图（图（a a）相当三个单相分别接于相电压上，不相当三个单相分别接于相电压上，不过其零线中会流过有害的三次谐波（各次三过其零线中会流过有害的三次谐波（各次三次谐波的代数和）；次谐波的代数和）；图（图（b b）、）、（C C）、）、（d d）即可用于）即可用于Y Y形负载，形负载，也可用于也可用于负载；负载；图（图（a a）、）、（b b）可获得三相对称输出，图（可获得三相对称输出，图（C C）的三相相输出不平衡，谐波含量大；的三相相输出不平衡，谐波含量大；图（图（d d）则正、负半波不对称，还会出现偶次则正、负半波不对称，还会出现偶次谐波。谐波。下面对谐波较小、用得最多的三相全波下面对谐波较小、用得最多的三相全波Y Y形连形连接的调压电路进行分析：接的调压电路进行分析：4-54-6 由于没有中线，如同三相全控桥式整流电路由于没有中线，如同三相全控桥式整流电路一样，若要负载通过电流，至少要有两相构一样，若要负载通过电流，至少要有两相构成通路。即在三相电路中，至少要有一相正成通路。即在三相电路中，至少要有一相正向晶闸管与另一相的反向晶闸管同时导通。向晶闸管与另一相的反向晶闸管同时导通。为了保证在电路工作时能使两个晶闸管同时为了保证在电路工作时能使两个晶闸管同时导通，要求采用大于导通，要求采用大于6060O O的宽脉冲或双脉冲的的宽脉冲或双脉冲的触发电路；为保证输出电压三相对称并有一触发电路；为保证输出电压三相对称并有一定的调节范围，要求晶间管的触发信号，除定的调节范围，要求晶间管的触发信号，除了必须与相应的交流电源有一致的相序外，了必须与相应的交流电源有一致的相序外，各触发信号之间还必须严格地保持一定的相各触发信号之间还必须严格地保持一定的相位关系。位关系。4-7 对图对图 4.12 4.12（a a）主电路，要求主电路，要求A AB B、C C三相三相电路中正向晶闸管电路中正向晶闸管VT1VT1、VT3 VT3、VT5 VT5的触发信的触发信号相位互差号相位互差120120O O，反向晶闸管反向晶闸管VT4VT4、VT6VT6、VT2VT2、的触发信号相位也互差的触发信号相位也互差120120O O，而同一相中反并而同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差互差180180O O。各晶闸管触发脉冲的序列应按各晶闸管触发脉冲的序列应按VT1VT1、VT2 VT2、VT3VT3、VT4 VT4、VT5 VT5、VT6 VT6的次序，相邻两个晶的次序，相邻两个晶闸管的触发信号相位差闸管的触发信号相位差6060O O。所以原则上，三相全控桥式整流电路的触发所以原则上，三相全控桥式整流电路的触发电路均可用于三相全波交流调压。电路均可用于三相全波交流调压。a.=0a.=0O O：见图见图4.124.12。4-8 b.0 0O O 有时会出现三相均有晶闸管导通，有时只两有时会出现三相均有晶闸管导通，有时只两相有晶闸管导通。相有晶闸管导通。对于前种情况，三相负载对于前种情况，三相负载Y Y连接的中点连接的中点N N与三与三相电源的中点相电源的中点0 0等电位；对于后种情况，导通等电位；对于后种情况，导通的两相每相负载上的电压为其线电压的一半，的两相每相负载上的电压为其线电压的一半，不导通相的负载电压为零。不导通相的负载电压为零。下面是不同下面是不同角度的交流调压波形：角度的交流调压波形：4-94.1.4.1.3.3.晶闸管调功器晶闸管调功器 交流调功器的主电路与交流调压一样，但采交流调功器的主电路与交流调压一样，但采用的是通断控制。这种控制方式是在设定的用的是通断控制。这种控制方式是在设定的周期范围内，将电路接通几个周波，然后断周期范围内，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开几个周波，通过改变晶闸管在设定周期内通断周波的比例，来调节负载两端的功率。通断周波的比例，来调节负载两端的功率。这种方式相当于相位控制时的这种方式相当于相位控制时的=0=0O O，所以也所以也称为称为“零触发零触发”。由于晶闸管是在电源电压。由于晶闸管是在电源电压过零时就被触发导通，所以负载上得到的是过零时就被触发导通，所以负载上得到的是完整的正弦波，调节的是在设定周期内的完整的正弦波，调节的是在设定周期内的通通断比断比（亦称（亦称占空比占空比）。对感性负载，为了防）。对感性负载，为了防止过大的暂态电流，有时也采用电流过零触止过大的暂态电流，有时也采用电流过零触发。发。4-10 过零触发可以有过零触发可以有全周波连续式全周波连续式和和全周波间隔全周波间隔式式两种，分别如图两种，分别如图 4.14 4.14（a a）和（和（b b）所示。所示。4-114.1.4.4.1.4.双向晶闸管双向晶闸管 交流电力控制器中反并联的两只普通晶闸管交流电力控制器中反并联的两只普通晶闸管可由双向晶闸管（可由双向晶闸管（TriacTriac）来代替。来代替。双向晶闸管有两个主电极（称双向晶闸管有两个主电极（称第第1 1阳极阳极T T1 1，第第2 2阳极阳极T T2 2）和一个和一个门极门极G G，在门极同侧的第在门极同侧的第2 2阳极阳极又称参考电极，门极触发电位以参考电极为又称参考电极，门极触发电位以参考电极为基准。基准。双向晶闸管在主电极正、反两个方向，门极双向晶闸管在主电极正、反两个方向，门极加正、负脉冲都能触发导通，阳极伏安特性加正、负脉冲都能触发导通，阳极伏安特性在在、象限对称，共有象限对称，共有4 4种触发方式：种触发方式：+、-、+、-。4-124-13 四种触发方式的灵敏度各不相同，其中四种触发方式的灵敏度各不相同，其中+方方式最低。式最低。在实际使用中，当用直流或同向门极信号触在实际使用中，当用直流或同向门极信号触发时，宜用发时，宜用-、-方式（即用负门极信号方式（即用负门极信号触触发），而用交流门极信号触发时，宜用发），而用交流门极信号触发时，宜用 +、-方式。方式。双向晶闸管不论从结构还是从特性，都可把双向晶闸管不论从结构还是从特性，都可把它看成是一对反并联的普通晶闸管。由于只它看成是一对反并联的普通晶闸管。由于只有一个门极，且正负脉冲均能触发，所以在有一个门极，且正负脉冲均能触发，所以在交流开关和交流调压应用中能使主电路大大交流开关和交流调压应用中能使主电路大大筒化，触发电路设计也比较灵话。筒化，触发电路设计也比较灵话。4-144.2.4.2.交交变频器交交变频器 交交变频器交交变频器是将固定频率的交流电直接是将固定频率的交流电直接变成所需频率的交流电，不需要中间的变成所需频率的交流电，不需要中间的直流环节，而是一种直接变换器，亦称直流环节，而是一种直接变换器，亦称周波变流器周波变流器。交交变频器依据相位控制角交交变频器依据相位控制角的不同规的不同规律，其输出可获得正弦波、方波或梯形律，其输出可获得正弦波、方波或梯形波，这里仅对正弦波交交变频器作一介波，这里仅对正弦波交交变频器作一介绍。绍。4-15正弦波交交变频器正弦波交交变频器 已知，利用两套反并联晶闸管变流装置，已知，利用两套反并联晶闸管变流装置，适当对正反组进行控制，在负载上就能适当对正反组进行控制，在负载上就能获得交变的输出电压获得交变的输出电压u uO O ，u uO O的幅值决定的幅值决定于整流装置的相控角于整流装置的相控角，u uO O的频率决的频率决定于两组整流装置的转换频率；变频和定于两组整流装置的转换频率；变频和调压均由变频器本身完成。调压均由变频器本身完成。4-162）.单相全波电路单相交交变频器单相全波电路单相交交变频器13131313124312434-17