电力电子技术 第十七次课

第六章交流调压电路三相交流调压电路分析:三相三线，主要分析电阻负载时的情况任一相导通须和另一相构成回路。电流通路中至少有两个晶闸管，应采用双脉冲或宽脉冲触发。触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样，为VT1~VT6,依次相差60°。相电压过零点定为a的起点，a角移相范围是0°~150°。ANVBNVCNVNRRR1T2T3T4T5T6T三相全波星形无中线调压电路α=0º时的波形②控制角α=30º各相电压过零30º后触发相应晶闸管。以U相为例，uU过零变正30º后发出VT1的触发脉冲ug1，uU过零变负30º后发出VT4的触发脉冲ug2。归纳α=30º时的导通特点如下：每管持续导通150º；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。图3-10三相全波星形无中线调压电路α=30º时的波形③控制角α=60ºα=60º情况下的具体分析与α=30º相似。这里给出α=60º时的脉冲分配图、导通区间和U相负载电压波形如图3-11所示。归纳α=60º时的导通特点如下：每个晶闸管导通120º；每个区间由两个晶闸管构成回路。图3-11三相全波星形无中线调压电路α=60º时的波形④触发角α=90º认为正半周或负半周结束就意味着相应晶闸管的关断是错误的。首先假设触发脉冲有大于60º的脉宽。则在触发VT1时，VT6还有触发脉冲，由于此时uuuv，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uuuv时刻，VT1、VT6才能同时关断。同样，当Ug2到来时，VT1的触发脉冲Ug1还存在，又由于uuuw，使得VT2和VT1承受正压uUW一起导通，构成UW相回路，……归纳α=90º时的导通特点如下：每个晶闸管通120º，各区间有两个管子导通。⑤触发角α=120º触发脉冲脉宽大于60º归纳α=120º时的导通特点如下：每个晶闸管触发后通30º，断30º，再触发导通30º；各区间要么由两个管子导通构成回路，要么没有管子导通。图3-13三相全波星形无中线调压电路α=120º时的波形工作状态小结：（1）a＜30°：处于第一类工作状态（三相同时导电）。（2）30°＜a＜60°：每隔30°交替地出现第一类和第二类工作状态。（3）60°a90°：处于第二类工作状态（两相同时导电）（4）90°a150°：交替处于第一类工作状态和断流状态。（5）a150°：电路全断流，不能工作。所以电阻负载控制角a的调控范围为：0°~150°,三相阻感性负载，分析方法与单相电路相同。知识点:晶闸管交流调功器前面介绍移相触发控制，使得电路中的正弦波形出现缺角，包含较大的高次谐波。为了克服这种缺点，可采用过零触发的通断控制方式。这种方式的开关对外界的电磁干扰最小。控制方法如下：在设定的周期内，使晶闸管开关接通几个周波然后断开几个周波，改变通断时间比，改变了负载上的交流平均电压，可达到调节负载功率的目的。因此这种装置也称为交流调功器。交流调功电路与交流调压电路的比较相同点电路形式完全相同不同点控制方式不同交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形进行控制。交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,再断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。(a)单相交流调功器；(b)三相交流调功器过零触发通断控制时的输出电压波形若设定周期Tc内导通周波数为n，每个周波的周期为T，输出电压有效值是则调功器的输出功率是式中Pn—设定周期Tc内全部周波导通时，装置输出功率Un—设定周期Tc内全部周波导通时，输出电压有效值因此改变导通周波数n即可改变电压和功率。ncUTnTUncPTnTP单相交流零触发开关电路的工作波形0ut0ug1tug20t0uot由于晶闸管是在电源电压过零的瞬时被触发导通的，这就可以保证大大减小瞬态负载浪涌电流和触发导通时的电流变化率di/dt，从而使晶闸管由于di/dt过大而失效或换相失败的几率大大减少。过零触发的优点:可以在负载上得到完整的波形,克服了移相触发产生谐波干扰的缺点.知识点:斩控式交流调压电路RL图4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3用V1进行斩波控制用V3给负载电流提供续流通道在交流电源u1的正半周斩控式交流调压电路工作原理与直流斩波电路相似。RL图4-7u1i1uoV1V2VD1VD2V3V4VD4VD3用V2进行斩波控制用V4给负载电流提供续流通道斩控式交流调压电路在交流电源u1的负半周右图给出了电阻负载时斩控式交流调压电路的负载电压Uo和电源电流i1波形。电源电流的基波分量和电源电压同相位，即位移因数为1。电源电流不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波。功率因数接近1。电阻负载斩控式交流调压电路波形第七章变频电路逆变的概念逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。逆变与变频变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。知识点一:单相交交变频器1电路构成和基本工作原理电路构成由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成，和直流电动机可逆调速用的四象限变流电路完全相同。变流器P和N都是相控整流电路。工作原理P组工作时，负载电流io为正。N组工作时，io为负。两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电。改变两组变流器的切换频率，就可改变输出频率o。改变变流电路的控制角a，就可以改变交流输出电压的幅值。单相交交变频器为使uo波形接近正弦波，可按正弦规律对a角进行调制。在半个周期内让P组a角按正弦规律从90°减到0°或某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。另外半个周期可对N组进行同样的控制。uo由若干段电源电压拼接而成，在uo的一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。a)整流逆变阻断图4-19b)PNttttt整流逆变阻断OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP2整流与逆变工作状态阻感负载为例，也适用于交流电动机负载。把交交变频电路理想化，忽略变流电路换相时uo的脉动分量，就可把电路等效成右图所示的正弦波交流电源和二极管的串联。理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态a)整流逆变阻断图4-19b)PNttttt整流逆变阻断OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP设负载阻抗角为j，则输出电流滞后输出电压j角。两组变流电路采取无环流工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态工作状态t1~t3期间：io正半周，正组工作，反组被封锁。t1~t2：uo和io均为正，正组整流，输出功率为正。t2~t3：uo反向，io仍为正，正组逆变，输出功率为负。a)整流逆变阻断图4-19b)PNttttt整流逆变阻断OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiP理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态a)整流逆变阻断图4-19b)PNttttt整流逆变阻断OOOOOuo,iouoiot1t2t3t4t5uouPuNuoiPiNuPuNuoioiNiPt3~t5期间：io负半周，反组工作，正组被封锁。t3~t4：uo和io均为负，反组整流，输出功率为正。t4~t5：uo反向，io仍为负，反组逆变，输出功率为负。小结：①哪一组工作由io方向决定，与uo极性无关。②工作在整流还是逆变，则根据uo方向与io方向是否相同确定。理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态③当uo和io的相位差小于90°时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为正，电动机工作在电动状态。④当二者相位差大于90°时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为负，电网吸收能量，电动机为发电状态。⑤考虑无环流工作方式下io过零的死区时间，一周期可分为6段。1OO23456图4-20uoiott单相交交变频电路输出电压和电流波形第1段io0，uo0，反组逆变第2段电流过零，为无环流死区第3段io0，uo0，正组整流第4段io0，uo0，正组逆变第5段又是无环流死区第6段io0，uo0，为反组整流