电力电子技术第六章

第六章交流－交流（AC－AC）变换6.1交流调压电路6.2交－交变频电路6.3矩阵式变换电路交流调压电路交流调压电路VT1、VT2——两单向晶闸管反并联VT——双向晶闸管交流调压电路a.通断控制b.相位控制c.斩波控制交流调压电路单相交流调压电路1.电阻性负载工作原理:u1正半波时触发VT1导通、过零自然关断；u1负半波时触发VT2导通，过零自然关断。通过改变滞后触发角α控制输出值。输出电压有效值：特点：输出波形为“缺块”正弦波存在谐波，α↑谐波↑，但不含直流与偶次谐波。211111sin2(2sin)2sin2cos2oooUUtdtUUIUPSUIU交流调压电路单相交流调压电路2.电感－电阻性负载工作原理:VT1、VT2分别在u1正、负半波内触发导通，但要到电感电流降到0时才能关断关断时刻滞后u1过零点，延迟时间与φ=arctan(ωL/R)有关。保证正常工作条件:1.φ≤α≤π；2.采用宽脉冲（≥60°）触发或后延固定、前沿可调、最大宽度可达180°的脉冲列触发。交流调压电路单相交流调压电路2.电感－电阻性负载特点：VT1、VT2导通角θ与α、φ有关；α与φ的关系不同，导致电路性能不同：1）φ＜α＜π：有调压功能2）α＝φ：不起调压作用失控3）0＜α＜φ(窄脉冲触发)：单管整流，输出直流分量大危害大4）0＜α＜φ(宽脉冲触发)：晶闸管总是在ωt=φ处导通，且输出电压、电流正弦、连续，因此也不起调压作用失控tansin()sin()e交流调压电路三相交流调压电路1.Y型三相交流调压电路正常工作需满足的条件：1）三相中至少有两项导通（一正一反）；2）采用大于60º的宽脉冲或双窄脉冲触发；3）相邻触发脉冲相位互差60º；交流调压电路三相交流调压电路1.Y型三相交流调压电路（0º＜α＜150º）不同控制角α下的电压波形交流调压电路其他交流电力控制电路1.交流调功电路Ik—k次谐波有效值；Iom—导通时负载电流幅值；特点：不含整数次谐波，但含有非整数次谐波（也叫分数次谐波或间谐波）。用途：主要用于电炉的温度控制。交流调压电路其他交流电力控制电路2.交流无触点开关特点：1.开关过程无电弧、响应快、工作频率高2.导通时存在管压降，关断时存在阳极漏电流交－交变频电路三相输入－单相输出交－交变频电路工作原理：固定频率交流输入直接变换成可调频率的交流输出，无需中间直流环节；有两组(直流侧)反并联的整流电路：正组整流，反组封锁，u上(+)下(-)反组整流，正组封锁，u上(-)下(+)正组电路工作时反组电路闭锁，反之亦然。若以f0切换它们交替工作，即可获得频率为f0的交流输出，输出电压大小取决于触发角α。大电感大电感电流型电压型交－交变频电路三相输入－单相输出交－交变频电路输出电压波形可分为方波与正弦波两种。方波输出控制简单，正、反两桥工作时维持α角不变，但其输出富含低次谐波；正弦波输出控制复杂，两桥工作时控制α角按正弦值规律变化(90°090°)，因此可有效降低输出谐波。交－交变频电路三相输入－单相输出交－交变频电路a）正组变流器整流：α=90°090°逆变：α=90°180°90°b）反组变流器整流：α=90°090°逆变：α=90°180°90°正弦型交——交变频器交－交变频电路三相输入－单相输出交－交变频电路余弦交点控制法：基本思想是实构成交-交变频器的各可控整流器输出电压尽可能接近理想正弦波，即尽可能降低实际输出电压波形与理想正弦波形之间的偏差。13223344355362sin2sin()2sin()2sin()2sin()2sin()uUtuUtuUtuUtuUtuUt11,2,...,62iiRuuui，（）1）输出频率上限：≤电网频率的1/3—1/22）输入功率因数：总是滞后，随α改变3）输出电压谐波：4）输入电流谐谐波：交－交变频电路三相输入－单相输出交－交变频电路11102cos[]sinsinidUttU输入、输出特性：不同γ下，α和ω1t关系输入、输出功率因数间关系00000066365...12123125...iiiiiiffffffffffff，，，；，，，；00|(61)2|21,2,3,...;0,1,2,...iniinifkflfffkfkl和。1）输出频率上限：与单相输出同2）输入功率因数：有所改善3）输出电压谐波：与单相输出同4）输入电流谐谐波：交－交变频电路三相输入－三相输出交－交变频电路输入、输出特性：00|(61)6|61,2,3,...;0,1,2,...iniinifkflfffkfkl和。改善输入功率因数与提高输出电压的措施：(1)直流偏置法；(2)交流偏置法矩阵变换电路优点：1）输出电压正弦，输出频率不受输入频率限制；2）输入电流正弦，即使输入功率因数为1，也可控制成所需功率因数；3）能量可双向流动，适合于交流电机的四象限运行驱动；4）直接实现变频，无中间直流环节及滤波元件，变换效率高；矩阵变换电路优点：1）输出电压正弦，输出频率不受输入频率限制；2）输入电流正弦，即使输入功率因数为1，也可控制成所需功率因数；3）能量可双向流动，适合于交流电机的四象限运行驱动；4）直接实现变频，无中间直流环节及滤波元件，变换效率高；