05交流变换电路交流调压电路交流调功电路

《05交流变换电路交流调压电路交流调功电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《05交流变换电路交流调压电路交流调功电路（20页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教案 ( 首页 )学年：20232023学期：其次学期课29次周14次电力电气课班级05-1 、205-1 、 22时日期电气05-3 、 4课第 5 章 沟通变换电路 沟通调压电路 沟通调功电路题教把握沟通调压器的根本类型、用途和电路原理。学目理解调功电路的工作原理和应用。的课面授 多媒体 机房 试验 实习 课程设计型教学沟通调压器的根本类型、用途和电路原理。重点教学沟通调压器的根本类型、用途和电路原理。难点实践多媒体教学环节教研室主任意见：同意该打算 ，通 过授课的方式使学生们生疏什么是沟通变换电路、沟通调压电路、 沟通调功电路。加强课堂实践 ，充 分

2、调动学生们作5 16业的乐观性。签字： 刘沂日期： 2023.6.181天津冶金职业技术学院第五章 沟通变换电路概述：沟通变换电路：把沟通电能的参数幅值、频率、相数加以转换的电路。分类：1、沟通电力把握电路维持频率不变转变输出电压的幅值。2、交一交变频电路 直接变频电路将电网频率的沟通电直接变换成较低频率的沟通电直接变频的同时也可实现电压变换。5.1 沟通调压电路1、沟通调压电路:是用来变换沟通电压幅值或有效值的电路。2、沟通调压的实现方法：通过把握晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小相位把握来调整输出电压的大小。 3、沟通调压电路应用： 电炉的温度把握 灯光调整 如舞台灯光把握 异步电机软

3、起动 异步电机调速 调整整流变压器一次侧电压5.1.1 单相沟通调压电路单相沟通调压器主电路特点： T1、T 构成无触点沟通开关。21） 电源正半周： T 触发 导通，电源的正半周施加到负载上；12） 电源负半周： T2触发导通，电源负半周便加到负载上；3） 电源电压过零： T1、 T 交替触发导通，电源电压全部加到负载；22教 师 授 课 教 案4） 关断T、 T12：电源电压不能加到负载上。单向沟通电压电路的工作状况与它的负载性质有关1、电阻性负载工作原理：图 5.1.1电阻性负载时单向沟通电压电路及输出电压波形1） 电源电压正半周：晶闸管T 承受正向电压，当t= 时，触发T 使其导通，1

4、1负载上得到缺 角的正弦半波电压；2） 电源电压过零： T 管电流下降为零而关断；13） 电源电压负半周：晶闸管T2承受正向电压，当t=+ 时，触发T 使其2导通，则负载上又得到了缺 角的正弦负半波电压。持续这样把握，在负载电阻上便得到每半波缺 角的正弦电压；转变角的大小，便转变了输出电压有效值的大小。电阻性负载数量关系：负载电压的有效值1p1p - aU=0p a(2Usinwt)2 dwt = U2p sin(2a +p)5.1.1负载电流的有效值IUU=0 =1 sin 2a+ p -a5.1.20RR2pp3天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案调压器的功率因数PF = UO IO

5、 = UO =1 sin 2a2pp -a+p5.1.3UIUO总结：随着 角的增大， U渐渐减小。当 =时， U=0。 因此，单相交00流电压器对于电阻性负载，其电压可调范围为 0U，把握角 的移相范围为0。感性负载 R-L 负载单相沟通电压器带阻感负载时，工作状况同可控整流电路带电感负载相像； 当电源电压反向过零时，负载电感产生感应电动势阻挡电流的变化，故电流不能马上为零；晶闸管的导通角的大小与把握角、负载阻抗角都有关。阻感负载的工作状况分析： 晶闸管T 导通时，负载电流I1O满足：i=2U sin(wt -f) - sin(a -f)eoZa -wttgf (5.1.4)式中a wt a

6、 +q 为晶闸管的导通角1Z = R2 + (w L)2 2f = tg -1 wLR利用边界条件：wt = a +q ， i =0 可求得：0sin(a +q -f) = sin(a -f)e- qtgf(5.1.5)T 导通时，上述关系完全一样，只是i20相差180 O调压电路的工作状况 、 =、 ，导通角180O，正负半波电流断续。愈大，愈小，波形断续愈严峻。4负载电压的有效值U、晶闸管电流平均值I、电流有效值I 以及负载电0dTT流有效值I 分别为：O1U0 =pa +qa(2Usinwt)2 dwt = Uq + sin 2a - sin 2(a +q)p(5.1.6)=1IdT2p

7、a +qasin(wt -f) - sin(a -f)e-wt -awtanf dt(5.1.7)1a+q2U-wt -aaIT =2p()2sin(wt -f) - sin(a -f)e tanf 2 dwt Z= Uq - sinq cos(2a +f +q)(5.1.8)ZpcosfI=2IOT- q(5.1.9)2、 =由：sin(a +q -f) = sin(a -f)e tgf可得：sin(q -f) = 0=180O此时，晶闸管轮番导通，相当于晶闸管被短接。负载电流处于连续状态，为完全的正弦波。3、 =180O1） 假设承受窄脉冲触发，会消灭先触发的一只晶闸管导通，而另一只管子在

8、电流下降为零时，因其门极脉冲已经消逝不能导通的失控现象。回路中将消灭很大的直流电流重量，无法维持电路的正常工作。2） 承受宽脉冲或脉冲列触发，使其次个晶闸管的导通角 。即可使两个晶闸管的导通角 =180O 到达平衡。解决失控现象。总结：当a f 时，并承受宽脉冲触发，负载电压、电流总是完整的正弦波，转变5转变把握角 ,负载电压、电流的有效值不变，即电路失去沟通调压的作用。天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案把握角 ,负载电压、电流的有效值不变，即电路失去沟通调压的作用。在电感负载时，要实现沟通调压的目的，则最小把握角a = f 负载的功率因数角。所以 的移相范围为180O单相沟通电压器带

9、阻感负载时电流谐波分析：1） 电流谐波次数和电阻负载时一样，也只含3、5、7等次谐波；2） 随着次数的增加，谐波含量削减；3） 和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少一些；4） 角一样时，随着阻抗角的增大，谐波含量有所削减；5.1.2 三相沟通调压电路1、三相四线制调压电路特点：1） 相当于三个独立的单相沟通调压电路组合而成的；2） 存在中性线，但是 3 次谐波在中线中的电流大，故中线的导线截面要求与相线全都；3晶闸管的门极触发脉冲信号，同相间两管的触发脉冲要互差180。4） 各晶闸管导通挨次为T T，依次滞后间隔 60；165） 因存在中线，可承受窄脉冲触发；6） 该电路工作时，零线上

10、谐波电流较大，含有三次谐波，把握角a=90时， 零线电流甚至和各相电流的有效值接近。假设变压器承受三柱式构造，则三次谐波磁通不能在铁心中形成通路，产生较大的漏磁通，引起发热和噪音。7该电路中晶闸管上承受的峰值电压为 2U3l(U l为线电压)。6图 5.1.2(a)三相四线制调压电路图 5.1.2(b)三相三线制沟通调压电路2、三相三线制沟通调压电路的特点：1） 每相电路必需通过另一相形成回路；2） 负载接线灵敏，且不用中性线；3） 晶闸管的触发电路必需是双脉冲，或者是宽度大于600 的单脉冲；4） 触发脉冲挨次和三相全控桥一样，为T T，依次间隔 60；165） 电压过零处定为把握角的起点，

11、 角移相范围是 0150；7图 5.1.3 不同a 角时负载相电压波形(a)a=30 (b) a=60 (c) a=1203、三相三线制沟通调压电路转变 ，电路中晶闸管的导电模式：(1)0a60 时，三个晶闸管导通与两个晶闸管导通交替，每管导通180a 。但a =0时始终是三管导通，图 5.1.3(a)所示。(2)60a90时，两管导通，每管导通 120；图 5.1.3(b)所示。(3)90a 150时，两管导通与无晶闸管导通交替，导通角度为3002a，图 5.1.3(c)所示。85.2 沟通调功电路1、与调压电路的比较：沟通调功电路直接调整对象是电路的平均输出功率； 把握对象时间常数很大，以

12、周波数为单位把握；晶闸管导通时刻为电源电压过零的时刻，负载电压电流都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。2、电阻负载时的工作状况：把握周期为M 倍电源周期，晶闸管在前N 个周期导通，后MN个周期关断； 负载电压和负载电流也即电源电流的重复周期为M 倍电源周期；图 5.2.1 沟通调功电路典型波形图5.2.2 沟通调功电路的电流频谱图(M =3、N =2)(M =3、N =2)9天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教案 ( 首页 )学年：20232023学期：其次学期课30次周15次电力电气课班级05-1 、205-1 、 22时日期电气05-3 、 4课第 5 章 沟通变换电路

13、 沟通电力电子开关 交 交变频题教把握沟通电力电子开关的根本类型、用途和电路原理。学目理解交-交变频电路的工作原理和应用。的课面授 多媒体 机房 试验 实习 课程设计型教学沟通调压器和沟通电力电子开关，重点教学交交变频电路难点实践环节作5 79业多媒体教学教研室主任意见：该打算通过 ，充 分调动学生的乐观性， 使学生能和教师准时沟通。让每个同学都能理解， 更好的到达教学的目的。签字： 刘沂日期： 2023.6.2110天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案5.3 沟通电力电子开关1） 作用将晶闸管反并联后串入沟通电路代替机械开关，起接通和断开电路的作用；2） 优点1） 响应速度快、无触点寿

14、命长、可频繁把握通断；2） 把握晶闸管总是在电流过零时关断，在关断时不会因负载或线路电感存储能量而造成过电压和电磁干扰；3） 特点与沟通调功电路的区分只把握通断，并不把握电路的平均输出功率没有明确的把握周期，只是依据需要把握电路的接通和断开把握频度通常比沟通调功电路低晶闸管投切电容器Thyristor Switched CapacitorTSC图 5.3.1TSC 根本原理图特点：1代替机械开关投切电容器，对电网无功进展把握2提高功率因数、稳定电网电压、改善用电质量3是一种很好的无功补偿方式电路特点：111、电路构造和工作原理晶闸管反并联1实际常用三相TSC，可三角形联结，也可星形联结。 2反

15、并联的晶闸管把握C 并入电网或从电网断开，如图 5.3.1a。 3串联电感很小，用来抑制电容器投入电网时的冲击电流。4为避开电容器组投切造成较大电流冲击，一般把电容器分成几组。电路构造和工作原理晶闸管和二极管反并联 电路特点：1） 由于二极管的作用，在电路不导通时uC总会维持在电源电压峰值；2） 二极管不行控，响应速度要慢一些，投切电容器的最大时间滞后为一个周波。图 5.3.2TSC 抱负投切时刻原理说明2、晶闸管投切时间的选择1） 选择原则：投入时刻沟通电源电压和电容器预充电电压相等，防止冲击电流。2） 抱负选择：抱负状况下，期望电容器预充电电压为电源电压峰值，这时电源电压的变化率为零，电容

16、投入过程不但没有冲击电流，电流也没有阶跃变化。12天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案5.4 交交变频电路1） 定义交交变频电路是不通过中间直流环节而把电网频率的沟通电直接变换成不同频率低于沟通电源频率沟通电的变流电路。2） 应用主要用于大功率沟通电动机调速系统。图 5.4.1单相输出交交变频电路5.4.1 单相输出交交变频电路1、电路构造和工作原理1） 电路构造由具有一样特征的两组晶闸管整流电路正组整流器和反组整流器 反并联构成；2） 工作原理正组整流器工作，反组整流器被封锁，负载端输出电压为上正下负； 负组整流器工作，正组整流器被封锁，负载端得到输出电压上负下正；以低于电源的频率切换

17、正反组整流器的工作状态,在负载端就可获得交变的输出电压；如图 5.4.2 晶闸管的开通与关断必需承受无环流把握方式，防止两组晶闸管桥同时导通；13图 5.4.2单相沟通输入时交交变频电路的波形图3） 电路把握特点：1一个周期内把握角 固定不变时，输出电压为含有大量的谐波矩形波,(如图 5.4.2) 对电机的工作很不利；2为了让输出电压波形接近正弦波，可按正弦规律对a 进展调制。图 5.4.3 交交变频电路的波形图a 变化2、变频电路的工作过程电感性负载对于电感性负载，输出电压超前电流。一个周期可以分为六个阶段第一阶段：输出电压过零， u 为正， i 0， u 0。正组整流器工作在整流状态，反组

18、整流器被封锁0014第四阶段： i 0， u 0。正组整流器工作有源逆变状态，反组整流器仍被封锁；00第五阶段：电流为零，为无环流死区；第六阶段： i 0, u 0，反组整流器工作在整流状态，正组整流器被封锁；00图 5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形小结：1、哪组整流器电路工作是由输出电流打算，而与输出电压极性无关；2、变流电路是工作在整流状态还是逆变状态，则是由输出电压方向和输出电流方向的异同打算； 3、输出正弦波电压的把握方法“余弦波交点法”a = cos-1 (g sinw t)5.4.1o式5.4.1为余弦交点法求角的根本公式。4、余弦交点法图解1线电压u、

19、u、 u、 u、 u和u依次用u - u 表示；ABACBCBACACB162)相邻两个线电压的交点对应于a=0；1 63u -u 所对应的同步信号分别用u- u表示 ；s1s64） u- u比相应的u - u 超前 30，us1-us6 的最大值和相应线电压s1s616a=0 的时刻对应；1505.4.5 不同 g 时 a 和w t 变化的状况5） a =0 为零时刻，则u- u为余弦信号，s1s66） 各晶闸管触发时刻由相应的同步电压u- u的下降段和输出电压u 的交点来s1s6o打算；不同 时，在u 一周期内，随变化的状况如图 5.4.5 所示。o5.4.2 三相输出交交变频电路交交变频

20、器主要用于沟通调速系统中， 实际使用的主要是三相交交变频器。图 5.4.6 共沟通母线进线方式图 5.4.7 输出星形联结方式的三相的三相交交变频电路原理图交交变频电路原理图由三组输出电压相位各相差 1200 的单相交交变频电路组成。16电路接线形式主要： 1公共沟通母线进线方式2输出星形联结方式 1、公共沟通母线进线方式由三组彼此独立的，输出电压相位相互错开120 0 的单相交-交变频电路组成。电源进线通过进线电抗器接在公共的沟通母线上。电源进线端公用,故三相单相变频电路的输出端必需隔离，为此，沟通电动机的三个绕组必需拆开，同时引出六根线。主要用于中等容量的沟通调速系统。2、输出星形联结方式

21、三组的输出端和电动机的三个绕组都是星形联结；电动机中点和变频器中点接在一起，电动机只引三根线即可；三组单相变频器连接在一起，其电源进线必需隔离，所以分别用三个变压器供电；由于变频器输出中点不和负载中点相联结，所以在构成三相变频器的六组桥式电路中，至少要有不同相的两组桥中的四个晶闸管同时导通才能构成回路，形成电流；同一组桥内的两个晶闸管靠双脉冲保证同时导通。两组桥之间依靠足够的脉冲宽度来保证同时有触发脉冲。5.4.3交交变频电路输出频率上限的限制输出频率上升时，输出电压一个周期内电网电压的段数就削减，所含的谐波重量就要增加从而使输出电压波形畸变。一般的，沟通电路承受 6 脉波的三相桥式电路时，最

22、高输出频率不高于电网频率的 1/31/2。电网频率为 50 Hz，交交变频电路的输出上限频率约为20Hz。17天津冶金职业技术学院教 师 授 课 教 案5.4.4交交变频电路的优缺点优点：只有一次变流，且使用电网换相，提高了变流效率；可以很便利的实现四象限工作；低频时输出波形接近正弦波；缺点：接线简洁，使用的晶闸管数目较多；受电网频率和沟通电路各脉冲数的限制，输出频率低；承受相控方式，功率因数较低；基于以上的优缺点：交交变频器主要用于 500kW 或 1000kW 以上，转速在 600r/min 以下的大功率低转速的沟通调速装置中。目前已在矿石碎机、水泥球磨机、卷扬机、鼓风机及扎机主传动装置中

23、获得了较多的应用。它既可用于异步电动机传动，也可以用于同步电动机传动。18天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院教案 ( 首页 )学年：20232023学期：其次学期课31次周15次课电力电气课班级05-1 、205-1 、 22时日期电气05-3 、 4三相沟通调压电路安装调试修理题教学理解三相沟通调压电路的工作原理目把握三相沟通调压电路的安装调试及修理方法及步骤的课面授 多媒体 机房 试验 实习 课程设计型教学三相沟通调压电路的工作原理重三相沟通调压电路安装调试修理点教学三相沟通调压电路安装调试修理难点实践环节作实践报告业实践课19教研室主任意见：该打算通过， 用实践的方法使学生通过自己动手修理、 调试等， 了解三相沟通调压电路。 从中找到更多的实践阅历。签字： 刘沂日期： 2023.6.2520