精编制作交流调压与直流斩波PPT课件
55页1、第4章交流 交流变换电路 机械工业出版社 本章要点交流开关 交流调功和交流电压调节的基本工作原理和应用电路分析 相位控制和通断控制的概念 不同负载时 单相和三相交流调压电路的结构 工作原理 波形分析 单相和三相交 交变频电路的电路结构 工作原理 4 1 晶闸管交流调压器 交流调压电路常由晶闸管组成 用于调节输出电压的有效值 晶闸管交流调压器具有体积小 重量轻的特点 输出是交流电压 但不是正弦波形 谐波分量大 功率因数也较低 交流调压控制常用相位控制 它是使晶闸管在电源电压每一周期中 在选定的时刻将负载与电源接通 改变选定的时刻可达到调压的目的 4 1 1 单相交流调压电路 1 单相调压电路的结构和工作原理 电阻性负载 图4 1 1 电路结构和工作原理波形 2 仿真与实验波形 a 30 b 60 图4 2 c 90 d 120 单相交流调压器带电阻性负载不同控制角时的仿真和实验波形 图4 2 2 单相调压电路的结构和工作原理 阻 感负载 图4 3 1 电路结构和工作原理波形 2 电感性负载的工作情况当电源电压反向过零时 由于负载电感产生感应电动势阻止电流变化 故电流不能立即为零 此时晶闸
2、管导通角 的大小 不但与控制角 有关 而且与负载阻抗角 有关 两只晶闸管门极的起始控制点分别定在电源电压每个半周的起始点 的最大范围是 3 仿真与实验波形 a 30 b 60 图4 4 c 90 d 120 单相交流调压器带阻 感性负载不同控制角时的仿真和实验波形 图4 5 单相交流调压可归纳以下三点 带电阻性负载时 负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流波形一致 改变控制角 可以改变负载电压有效值 带电感性负载时 不能用窄脉冲触发 否则当 时会发生有一个晶闸管无法导通的现象 电流出现很大的直流分量 带电感性负载时 的移相范围为 180度 带电阻性负载时移相范围为0 180度 4 1 2 三相交流调压电路1 负载Y形连接带中性线的三相交流调压电路 图4 7 它由3个单相晶闸管交流调压器组合而成 其公共点为三相调压器中线 每一相可以作为一个单相调压器单独分析 其工作原理和波形与单相交流调压相同 在晶闸管交流调压电路中 每相负载电流为正负对称的缺角正弦波 它包含有较大的奇次谐波电流 3次谐波电流的相位是相同的 中性线的电流为一相3次谐波电流的三倍 且数值较大 这种电路的应用有一定的局限性
3、 2 晶闸管与负载连成内三角形的三相交流调压电路 电路优点 因晶闸管串接在三角形内部 流过的是相电流 在同样线电流情况下 管子的容量可降低 另外线电流中无3的倍数次谐波分量 缺点是 只适用于负载是三个分得开的单元的情况 其应用范围有一定的局限性 图4 8 3 晶闸管接于Y形负载中性点的三相交流调压电路 要求负载是三个分得开的单元 从图中电流波形可见 输出电流出现正负半周波形不对称 但其面积是相等的 所以没有直流分量 此电路使用元件少 触发线路简单 但由于电流波形正负半周不对称 存在偶次谐波 对电源干扰较大 图4 9 4 三对反并联晶闸管连成三相三线交流调压电路 图4 10 对触发脉冲电路的要求是 三相正 或负 触发脉冲依次间隔120度 而每一相正 负触发脉冲间隔180度 为了保证电路起始工作时能两相同时导通 以及在感性负载和控制角较大时 仍能保持两相同时导通 与三相全控整流桥一样 要求采用双脉冲或宽脉冲触发 为了保证输出电压对称可调 应保持触发脉冲与电源电压同步 1 三相调压电路在纯电阻性负载时的工作情况 控制角 0 在各相的正半周正向晶闸管导通 而负半周反向晶闸管导通 所以负载上获得
4、的调压电压仍为完整的正弦波 0 时如果忽略晶闸管的管降压 此时调压电路相当于一般的三相交流电路 加到其负载上的电压是额定电源电压 下图为U相负载电压波形 归纳 0 时的导通特点如下 每管持续导通180 每60 区间有三个晶闸管同时导通 三相全波星形无中线调压电路 0 时的波形 图4 11 控制角 30 各相电压过零30 后触发相应晶闸管 以U相为例 uU过零变正30 后发出VT1的触发脉冲ug1 uU过零变负30 后发出VT4的触发脉冲ug2 归纳 30 时的导通特点如下 每管持续导通150 有的区间由两个晶闸管同时导通构成两相流通回路 也有的区间三个晶闸管同时导通构成三相流通回路 三相全波星形无中线调压电路 30 时的波形 图4 12 控制角 60 60 情况下的具体分析与 30 相似 下图是 60 时的脉冲分配图 导通区间和U相负载电压波形 归纳 60 时的导通特点如下 每个晶闸管导通120 每个区间由两个晶闸管构成回路 三相全波星形无中线调压电路 60 时的波形 图4 13 触发角 90 归纳 90 时的导通特点如下 每个晶闸管通120 各区间有两个管子导通 触发角 120 归纳
5、 120 时的导通特点如下 每个晶闸管触发后通30 断30 再触发导通30 各区间要么由两个管子导通构成回路 要么没有管子导通 三相全波星形无中线调压电路90度时的波形 图4 14 三相全波星形无中线调压电路 120 时的波形 图4 15 控制角 150 时 150 以后 负载上没有交流电压输出 当Ug1触发VT1时 尽管VT6的触发脉冲仍存在 但由于uU uV 即VT1 VT6承受反向电压 不可能导通 因此输出电压为零 因此 0 时输出全电压 增大则输出电压减小 150 时输出电压为零 每相负载上的电压已不是正弦波 但正 负半周对称 因此 输出电压中只有奇次谐波 以三次谐波所占比重最大 由于这种线路没有零线 故无三次谐波通路 减少了三次谐波对电源的影响 2 三相调压电路在电感性负载时的工作情况三相交流调压电路在电感性负载下的情况要比单相电路复杂得多 很难用数学表达式进行描述 从实验可知 当三相交流调压电路带电感性负载时 同样要求触发脉冲为宽脉冲 而脉冲移相范围为 0 150 随着 增大则输出电压减小 4 1 3 晶闸管交流调功器和交流开关 交流电力控制电路只改变交流电压 电流的幅值或
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