交流电力控制电路优秀PPT.ppt
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1、交流电力控制电路第1页,本讲稿共59页 交流交流交流(交流(ACAC)变换电路,它是将一种形式的交流电能变换成)变换电路,它是将一种形式的交流电能变换成另外一种形式的交流电能的电路,可以改变交流电的电压、电流、频率或相数另外一种形式的交流电能的电路,可以改变交流电的电压、电流、频率或相数等。其中,只改变电压、电流而不改变交流频率的电路称为交流电力控制电路,等。其中,只改变电压、电流而不改变交流频率的电路称为交流电力控制电路,包括交流调压电路、交流调功电路、交流电力电子开关等。在改变电压、电流包括交流调压电路、交流调功电路、交流电力电子开关等。在改变电压、电流的同时,还需要改变其频率的交流的同时
2、,还需要改变其频率的交流交流变称电路称为交交流变称电路称为交交变频电路,交变频电路,即直接把一种频率的交流电变换成另一种频率或可变频率的交流电,因此也即直接把一种频率的交流电变换成另一种频率或可变频率的交流电,因此也称为直接变频电路。另外,还有一种交称为直接变频电路。另外,还有一种交直直交变频电路,先将交流电整流交变频电路,先将交流电整流成为直流电,再将直流电经无源逆变电路变换成频率可调的交流电,这种带有中间直流成为直流电,再将直流电经无源逆变电路变换成频率可调的交流电,这种带有中间直流环节的变频电路也称为间接变频电路。环节的变频电路也称为间接变频电路。12.1 交流电力控制电路基本类型及其应
3、用交流电力控制电路基本类型及其应用 交流电力控制电路是指通过晶闸管等电力电子器件对输入、输交流电力控制电路是指通过晶闸管等电力电子器件对输入、输出之间的交流电能进行变换与控制的电路形式,其常用的控制方式出之间的交流电能进行变换与控制的电路形式,其常用的控制方式有有4种:相位控制、周期控制、通断控制和斩波控制。根据不同的控种:相位控制、周期控制、通断控制和斩波控制。根据不同的控制方法可以将交流电力控制电路分为以下几种基本类型。制方法可以将交流电力控制电路分为以下几种基本类型。第2页,本讲稿共59页1、交流调压电路、交流调压电路 采用相位控制方式,通常是将两个晶闸管反并联后串接在每相交流电源与负载
4、之间,在电源的采用相位控制方式,通常是将两个晶闸管反并联后串接在每相交流电源与负载之间,在电源的每个半周期内触发一次晶闸管,使之导通。通过控制晶闸管开通时所对应的相位来调节交流输出电每个半周期内触发一次晶闸管,使之导通。通过控制晶闸管开通时所对应的相位来调节交流输出电压的有效值,从而达到交流调压的目的。压的有效值,从而达到交流调压的目的。2、交流调功电路、交流调功电路 采用周期控制方式,是一种有规律的通断控制方式,其电路形式与交流调压电路基本相同,但在控制采用周期控制方式,是一种有规律的通断控制方式,其电路形式与交流调压电路基本相同,但在控制方式上,是使晶闸管连续导通若干个电源电压周期,再断开
5、若干个周期,每次晶闸管的触发时刻均在电源方式上,是使晶闸管连续导通若干个电源电压周期,再断开若干个周期,每次晶闸管的触发时刻均在电源电压的过零点,即通过改变晶闸管的通态周期数和断开周期数之比,来调节交流输出功率的平均值,从而电压的过零点,即通过改变晶闸管的通态周期数和断开周期数之比,来调节交流输出功率的平均值,从而达到交流调功的目的。达到交流调功的目的。3、交流电力电子开关、交流电力电子开关 采用无规律的通断控制方式,其目的不在于调节负载上的平均输出功率,而只是根采用无规律的通断控制方式,其目的不在于调节负载上的平均输出功率,而只是根据负载或电源的需要接通或断开电路,其作用相当于无触点的交流接
6、触器。由于电源和据负载或电源的需要接通或断开电路,其作用相当于无触点的交流接触器。由于电源和负载的变化通常是随机发生的,因此交流电力电子开关的这种通断控制方式也是非周期负载的变化通常是随机发生的,因此交流电力电子开关的这种通断控制方式也是非周期性的。性的。4、交流斩波调压电路、交流斩波调压电路 随着可关断器件的发展及应用,串联在电源和负载之间的开关器件可在一个电源周期内接随着可关断器件的发展及应用,串联在电源和负载之间的开关器件可在一个电源周期内接通断开若干次,从而把正弦波电压斩成若干个脉冲电压,通过改变开关器件的导通比来实现交通断开若干次,从而把正弦波电压斩成若干个脉冲电压,通过改变开关器件
7、的导通比来实现交流调压的目的,同时还可以提高输入侧的功率因素。流调压的目的,同时还可以提高输入侧的功率因素。第3页,本讲稿共59页12.2单相交流调压单相交流调压12.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路单相交流调压电路的几种基本形式如图所示。单相交流调压电路的几种基本形式如图所示。反反并并联联混混合合反反并并联联桥桥式式混混合合桥桥式式第4页,本讲稿共59页单相交流调压器主电路单相交流调压器主电路单相交流调压电路带电阻负载时单相交流调压电路带电阻负载时的电路图及其工作波形如图所示。的电路图及其工作波形如图所示。通过调节通过调节角就可以控制输出电压角就可以控制输出电压的大小。正、负半周的大
8、小。正、负半周的起始时刻的起始时刻(=0)均为电压过零点。在稳态情)均为电压过零点。在稳态情况下,为使输出波形对称,应使正负况下,为使输出波形对称,应使正负半周半周角相等。角相等。第5页,本讲稿共59页电阻性负载电阻性负载公式公式晶闸管电流平均值晶闸管电流平均值晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值负载电阻电压的有效值负载电阻电压的有效值第6页,本讲稿共59页电阻性负载电阻性负载负载电阻电流的有效值负载电阻电流的有效值功率因数功率因数控制角的移相范围为控制角的移相范围为 0 a 当当=0时,功率因素时,功率因素COS=1,增大,输入电流滞后电压且畸变,增大,输入电流滞后电压且畸变,COS降低。降低。
9、第7页,本讲稿共59页电感性负载电感性负载带感性负载的单相调压电路 输出电压、电流波输出电压、电流波形与控制角形与控制角、负、负载阻抗角载阻抗角都有关都有关系。系。第8页,本讲稿共59页单相交流调压带电感性负载电路波形单相交流调压带电感性负载电路波形 第9页,本讲稿共59页单相交流调压带电感单相交流调压带电感性负载电路波形性负载电路波形 (1),180180,正负,正负半周电流波形断续,半周电流波形断续,越大,越大,越小。即越小。即的移相范围在的移相范围在(180-)范围内,可以得)范围内,可以得到连续可调的交流电压。其到连续可调的交流电压。其电流、电压波形如图。电流、电压波形如图。第10页,
10、本讲稿共59页单相交流调压带电感单相交流调压带电感性负载电路波形性负载电路波形 (2)=,=180=180,正负,正负半周电流临界连续,半周电流临界连续,相当于相当于晶闸管失去控制。其电流、晶闸管失去控制。其电流、电压波形如图。电压波形如图。第11页,本讲稿共59页单相交流调压带电感单相交流调压带电感性负载电路波形性负载电路波形 (3)180180,如果采用窄脉冲触发,当,如果采用窄脉冲触发,当ug2出现时,出现时,VT1管的电流还未到零,管的电流还未到零,VT1管不能关断,管不能关断,VT2管管不能导通,等到不能导通,等到VT1管中流过的电流为零并关断时,管中流过的电流为零并关断时,ug2
11、脉冲已经消失,此时脉冲已经消失,此时VT2管虽受正压,但也无管虽受正压,但也无法导通。到第三个半波时,法导通。到第三个半波时,ug1又触发又触发VT1导通,导通,这样负载电流只有正半波部分,出现很大直流分量,这样负载电流只有正半波部分,出现很大直流分量,电路不能正常工作。其电流、电压波形如图。因而电路不能正常工作。其电流、电压波形如图。因而带电感性负载时,晶闸管不能用窄脉冲触发,可用带电感性负载时,晶闸管不能用窄脉冲触发,可用宽脉冲或脉冲列触发。这样即使宽脉冲或脉冲列触发。这样即使 ,则在刚开始,则在刚开始触发晶闸管的几个周波内,两管的电流波形还是不对称触发晶闸管的几个周波内,两管的电流波形还
12、是不对称的,但经几个周波后,负载电流即成为对称连续的正弦的,但经几个周波后,负载电流即成为对称连续的正弦波。波。第12页,本讲稿共59页电感性负载电感性负载单相交流调压电路以单相交流调压电路以a a为参为参变量的变量的和和a a关系曲线关系曲线单相交流调压特点:单相交流调压特点:1)电阻性负载时,负载电流波形与单相桥)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一致。改变控制角式可控整流交流侧电流一致。改变控制角可以连续改变负载电压有效值,达到可以连续改变负载电压有效值,达到交流调压的目的。交流调压的目的。2)电感性负载时,不能用窄脉冲触)电感性负载时,不能用窄脉冲触发。否则当发。否
13、则当时,时,随着随着的增加而减小。的增加而减小。第13页,本讲稿共59页12.2.2三相交流调压电路三相交流调压电路 当相位控制的交流调压电路当相位控制的交流调压电路所带负载为异步电动机或其他三所带负载为异步电动机或其他三相负载时,需要采用三相交流调相负载时,需要采用三相交流调压电路。压电路。第14页,本讲稿共59页带零线的星形连接反并联带零线的星形连接反并联 三相交流调压电路三相交流调压电路带零线的星形连接反并联调压电路带零线的星形连接反并联调压电路其三相负载连接为星形,其三相负载连接为星形,各相通过零线自成回路,各相通过零线自成回路,相当于三个相位互差相当于三个相位互差120的单相反并联交
14、流的单相反并联交流调压电路的组合,因此调压电路的组合,因此其控制角其控制角的移相范围为的移相范围为0180,各相输出电压、电,各相输出电压、电流及电路中晶闸承受的电压、流及电路中晶闸承受的电压、电流与单相交流电压调压电电流与单相交流电压调压电路一致。缺点是三次谐波在路一致。缺点是三次谐波在零线中的电流较大。零线中的电流较大。第15页,本讲稿共59页星形连接带中线的星形连接带中线的 三相交流调压电路三相交流调压电路如上图所示为负载按连接的三相交如上图所示为负载按连接的三相交流调压电路流调压电路(星形带中性线的三相交流星形带中性线的三相交流调压路调压路),该电路各相通过零线自成,该电路各相通过零线
15、自成回路,它相当于三只单相晶闸管交回路,它相当于三只单相晶闸管交流调压器的组合。流调压器的组合。第16页,本讲稿共59页星形连接带中线的星形连接带中线的 三相交流调压电路三相交流调压电路电路中晶闸管承受的电压、电流就是接于相电压的单相调压器需要考虑的数值,该电路的缺陷是在零线中三次谐波电流很大。由于三次谐波属于零序分量,它在零线中的电流值为各相三次谐波电流值的代数和。第17页,本讲稿共59页用三对反并联晶闸管连接用三对反并联晶闸管连接 成三相三线交流调压电路成三相三线交流调压电路三相三线交流调压电路三相三线交流调压电路第18页,本讲稿共59页用三对反并联晶闸管连接用三对反并联晶闸管连接 成三相
16、三线交流调压电路成三相三线交流调压电路上图为用三对反并联晶闸管接成的三相三线交流调压电路。负载可以接成星形,也可接成三角形。由于没有零线,每相电流必须和另一相构成回路,与三相全控桥整流一样,应采用宽脉冲或双窄脉冲触发。第19页,本讲稿共59页用三对反并联晶闸管连接用三对反并联晶闸管连接 成三相三线交流调压电路成三相三线交流调压电路首先要确定电路中门极起始控制点,把图中的首先要确定电路中门极起始控制点,把图中的晶闸管换成二极管可看出,在电阻负载时,从晶闸管换成二极管可看出,在电阻负载时,从相电压过零时刻开始,相应的二极管就导通。相电压过零时刻开始,相应的二极管就导通。因此,因此,的点应定在各相电
17、压过零点。的点应定在各相电压过零点。晶闸管晶闸管VT1VT1、VT3VT3、VT5VT5的触发相位依次相差的触发相位依次相差120120,VT4VT4、VT6VT6、VT2VT2的触发相位依次也相差的触发相位依次也相差120120,同相的两个晶闸管的触发相位相差同相的两个晶闸管的触发相位相差180180。这样,。这样,自自VT1VT1至至VT6VT6的触发相位依次相差的触发相位依次相差6060。第20页,本讲稿共59页晶闸管与负载连接成内三晶闸管与负载连接成内三 角形的三相交流调压电路角形的三相交流调压电路连接成内三角形的交流调压电路第21页,本讲稿共59页晶闸管与负载连接成内三晶闸管与负载连
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