第3章交交变换器课件.ppt
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- 章交交 变换器 课件
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1、2022-12-16主要内容晶闸管单相和三相交流调压器;全控型器件的交流斩波电路;交-交变频器;交-交(AC-AC)变换器的应用。2022-12-163.1 交流调压电路 2022-12-16交流调压电路通常由晶闸管组成,用于调节输出电压的有效值。与常规的调压变压器相比,晶闸管交流调压器有体积小、重量轻的特点。其输出是交流电压,但它不是正弦波形,其谐波分量较大,功率因数也较低。控制方法:(1)通断控制。即把晶闸管作为开关,通过改变通断时间比值达到调压的目的。这种控制方式电路简单,功率因数高,适用于有较大时间常数的负载;缺点是输出电压或功率调节不平滑。(2)相位控制。它是使晶闸管在电源电压每一周
2、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。2022-12-163.1.1 相位控制的单相交流调压电路 1 电阻性负载的工作情况电阻性负载的工作情况正半周时刻触发管,负半周时刻触发管,输出电压波形为正负半周缺角相同的正弦波。2022-12-16负载上交流电压有效值U与控制角的关系为电流有效值电路功率因数 电路的移相范围为0 。2sin21)(sin21222UtdtUUaLRUI IUUISP2sin21cos22022-12-162 电感性负载的工作情况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,此时晶闸管导通
3、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 。2022-12-16单相交流调压器电感性负载时的主电路和输出波形 2022-12-16当控制角为时,Ug1 触发VT1导通,流过VT1管的电流i2有两个分量,即强制分量iB与自由分量iS,其强制分量为式中其自由分量为式中 自由分量衰减时间常数,tZUisin22BRLarctgLRZ,22tgtteZUeZUisin2sin222SRL2022-12-16流过晶闸管的电流即负载电流为当 时,电压、电流波形如上图所示。随着电源电流下降过零进入负半周,电路中的电感储藏的能量
4、释放完毕,电流到零,VT1管才关断。在t=0时触发管子,t=时管子关断,将t=代入式(3-5)可得tgtetZUiiisinsin22BS2tgesinsin2022-12-16当取不同的角时,=f()的曲线如图所示,2022-12-16(1)当 时稳定分量iB与自由分量is如图3-2(b)所示,叠加后电流波形i2的导通角 180,正负半波电流断续,愈大愈小,波形断续愈严重。(2)当=时电流自由分量is=0,i2=iB;=180。正负半周电流处于临界连续状态,相当于晶闸管失去控制,负载上获得最大功率,此时电流波形滞后电压角。(3)当 时 如果触发脉冲为窄脉冲,则当Ug2出现时,VT1的电流还未
5、到零,VT2管受反压不能触发导通;待VT1中电流变到零关断,VT2承受正压时,脉冲已消失,无法导通。这样使负载只有正半波,电流出现很大的直流分量,电路不能正常工作。带电感性负载时,晶闸管应当采用宽脉冲列,这样在 时,虽然在刚开始触发晶闸管的几个周期内,两管的电流波形是不对称的,但当负载电流中的自由分量衰减后,负载电流即能得到完全对称连续的波形,电流滞后电源电压角,但实际是晶闸管是不可控的。所以晶闸管的移相范围 。2022-12-16综上所述,单相交流调压可归纳为以下三点: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
6、脉冲触发,否则当 uv,VT1和VT6承受正压uUV而导通,电流流过:VT1、u相负载、v相负载、VT6,一直到uuuw,使得VT2和VT1承受正压uUW一起导通,构成UW相回路,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。2022-12-16 触发角=120触发脉冲脉宽大于60 归纳=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。2022-12-16图3-13 三相全波星形无中线调压电路=120时的波形 2022-12-16 控制角 150时150以后,负载上没有交流电压输出。当Ug1触发
7、VT1时,尽管VT6的触发脉冲仍存在,但由于uUuV,即,VT1、VT6承受反向电压,不可能导通,因此输出电压为零。输出电压表达式由于输出电压的波形在不同触发角范围内的组成不同,因此输出电压表达式也不同。0 6060 9090 150 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。但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。2022-12-16(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
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