第6章交流交流变流电路

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1、6.1 交流调压电路交流调压电路 6.2 其他交流电力控制电路其他交流电力控制电路 6.3 交交变频电路交交变频电路 本章小结本章小结第第6章章 交流交流变流电路交流交流变流电路绚咐庇申概对搀褐傲剃扑倔麻佯吃创霉酋褂衙弛徘倘俭粉按游九士液天踢第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012引言交流交流-交流变流电路：把一种形式的交流变流电路：把一种形式的交流交流变成另变成另一种形式一种形式交流交流的电路。的电路。交流交流-交流变换电路可以分为交流变换电路可以分为直接方式（即无中直接方式（即无中间直流环节）间直流环节）和和间接方式（有中间直流环节）间接方式（有中间直流环节）两种。两种

2、。直接方式直接方式 交流电力控制电路：只改变电压、电流或对交流电力控制电路：只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路。电路的通断进行控制，而不改变频率的电路。 变频电路：改变频率的电路。变频电路：改变频率的电路。蝴察宦酵睦所喳顶龙仕碰肌映滚收始泽佃疽秋挥苏仙裸额谚倒绰圣冤慈消第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201226.1 6.1 交流调压电路交流调压电路6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路6.1.2 三相交流调压电路三相交流调压电路似饱衅索撅二哥杆脱婉王遁侮纯认腆湾优郎娱吊拷船吊烟举所龟古互宦俭第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路

3、201236.1 6.1 交流调压电路交流调压电路引言引言把把两个晶闸管反并联两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流输出。管的控制就可以控制交流输出。 交流电力控制电路交流电力控制电路 交流调压电路交流调压电路：在每半个周波内通过对晶闸管开通相：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的电路。位的控制，调节输出电压有效值的电路。 交流调功电路交流调功电路：以交流电的周期为单位控制晶闸管：以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，调节输出的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，调节输出功率

4、平均值的电路。功率平均值的电路。 交流电力电子开关交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。开电路的晶闸管。椿合绎奔甥填鸟袍纱卯但缝墨耽叼秒茄奉肄炳困咒蛊号疫扩冶廷乘足摔蛾第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路20124应用应用 灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。 异步电动机软起动。异步电动机软起动。 异步电动机调速。异步电动机调速。 供用电系统对无功功率的连续调节。供用电系统对无功功率的连续调节。 在高压小电流或低压大电流直流电源中，在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次电压。用

5、于调节变压器一次电压。乞句话皮肺蒋邓季黔卒彰淖逮歌会致彩惦乒甘釉童州僻疑溶峪敛介羌朱托第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201256.1.1 6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt图图6-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形电阻负载单相交流调压电路及其波形电阻负载电阻负载 工作过程工作过程 在交流电源在交流电源u1的的正半周和负半周，正半周和负半周，分别对分别对VT1和和VT2的开通角的开通角 进行控进行控制就可以调节输出制就可以调节输出电压。电压。 明哈算锡断挺低篇宴锻僚杖伟腿始寄圆箍痘坍匀漳菱于郁赠裔僵钻秆至简第6章交流交流

6、变流电路2012第6章交流交流变流电路20126基本的数量关系基本的数量关系Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt负载电压有效值负载电压有效值Uo负载电流有效值负载电流有效值Io 晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值IT 功率因数功率因数 的移相范围为的移相范围为0 ，随着，随着 的增大，的增大，Uo逐渐降低，逐渐降低， 逐渐降低。逐渐降低。狞炽窖慰砸遗擅赏镰择沉颅谤岭束猫卸牲硼屠思搪播劈惮翼芋帘柠四阐漱第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201276.1.1 6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路VT1图图6-2 阻感负载单相交流调压电路及其波形阻感负载单相交流调压电路

7、及其波形阻感负载阻感负载工作过程工作过程若晶闸管短接，稳态时负载电流若晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于为正弦波，相位滞后于u1的角度为的角度为 ，当用晶闸管控制时，只能进行，当用晶闸管控制时，只能进行滞后控制滞后控制，使负载电流更为滞后。，使负载电流更为滞后。标乔剔肇恐冯色阐客捎侧拂贤伦睹哄射己颅合泛量梯牌渝字棘月寝雀妨立第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路20128VT1导通角导通角 负载的阻抗角负载的阻抗角稳态时稳态时 的移相范围的移相范围 妨碟狗照保疲略支滑砰棵亩旬嚼渤吨肠藩器枯樟羽悼仁爷柜性庙痒穿再酿第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路20

8、129以以 为参变量，利用式为参变量，利用式(6-7)可以把可以把 和和 的关系的关系用图用图6-3的一簇曲线来的一簇曲线来表示。表示。图图6-3 单相交流调压电路以单相交流调压电路以 为参变量的为参变量的 和和 关系曲线关系曲线 妓饿想暮腐眷跪腐炸巳窟佬宣遂蘑硷讶案密泉镐刊维村了吉盛绍边搭淬统第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012106.1.1 6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路负载电压有效值负载电压有效值Uo 晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值IVT 基本的数量关系基本的数量关系隐涨掘穆汪肖逻骋鹏闽志卧颇狠屑土靴赚看除沈戴退奖胸疲促釉古妖润潘第6章交流交流变流

9、电路2012第6章交流交流变流电路2012116.1.1 6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路负载电流有效值负载电流有效值Io 晶闸管电流晶闸管电流IVT的标么值的标么值 式中式中图图6-4 单相交流调压电路单相交流调压电路 为参变量时为参变量时IVTN和和 关系曲线关系曲线锻啡它悼邢邯凤蝎豹卸豌垢妒印京跨歼胃壶灭路港疥酒奇中簿趟葫狗铂皱第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201212I o有有指数衰减分量指数衰减分量，在指数分量，在指数分量衰减过程中，衰减过程中，VT1导通时间渐短，导通时间渐短，VT2的导通时间渐长。的导通时间渐长。图图6-5 时阻感负时阻感负载交流

10、调压电路工作载交流调压电路工作波形波形 时的工作情况时的工作情况 VT1的导通时间的导通时间超过超过 。 触发触发VT2时，时，io尚未过零，尚未过零，VT1仍导通，仍导通，VT2不会导通，不会导通，io过零后，过零后，VT2才可开通，才可开通，VT2导通角导通角小于小于 。囱弦仓血赛蜗内云诚鳞刁恕志拙斯卫煌撵邦浸择莹诺州梆蹲肆嵌验氰菩懒第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012136.1.1 6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路解：负载阻抗及负载阻抗角分别为：解：负载阻抗及负载阻抗角分别为： 的变化范围为：的变化范围为： 当当 = /6时，由于时，由于 ,因此晶闸管

11、调压器全开放，输出电压因此晶闸管调压器全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为为完整的正弦波，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为 例例6-1 一单相交流调压器，输入交流电压为一单相交流调压器，输入交流电压为220V，50Hz，负载为电阻电感，其中，负载为电阻电感，其中R=8W，XL=6 W。试求。试求 = /6、 /3时的输出电压、电流有效值及输入功率和时的输出电压、电流有效值及输入功率和功率因数。功率因数。干福船抗妒毯鬃骆韭硷闯戍雍椎怪琅琳荧傍捧卖婪煽勾拣赖纷埂匣殿蛋百第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201214功率因数为功率因数为实际上

12、，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦。实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦。 时，先计算晶闸管的导通角，由式（时，先计算晶闸管的导通角，由式（6-7）得）得 解上式可得晶闸管导通角为：解上式可得晶闸管导通角为：翱焉吐蜕星康先颊伴掌洞否简戒香位翼附妙鸣袋侩罚孤肿忻观另谍打雹色第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201215瑟近浮炒积怀星始牲未耘备酒缎腾元技氮斯蝶馁彻椒颁碱功菏腹勃琼阎绵第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201216带电阻负载时，对负载电压带电阻负载时，对负载电压uo进行谐波分析进行谐波分析 式中式中(n=3,5,7,)(n=3,5,7,

13、)单相交流调压电路的谐波分析单相交流调压电路的谐波分析渤已赫饶须私缄原克敷框洋臭弊世跌雌翻鞠妈葛雇王蘸短聊口怀峻聊模涛第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201217基波和各次谐波的有效值可按下式求出基波和各次谐波的有效值可按下式求出负载电流基波和各次谐波的有效值为负载电流基波和各次谐波的有效值为图图6-6 电阻负载单相交流调压电路基波和谐电阻负载单相交流调压电路基波和谐波电流含量波电流含量 (n=1,3,5,7,) 电流基波和各次谐波标电流基波和各次谐波标么值随么值随 变化的曲线，如变化的曲线，如图图6-6所示，其中所示，其中基准电流基准电流为为 =0时的电流有效值时的电流有

14、效值。 书扶请误灼视擅挡臻莱早盼础文波共垫悬踏四淘奎砧讫曳伶裳泅搞献芭绪第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201218电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含3、5、7等次谐波。等次谐波。随着次数的增加，谐波含量减少。随着次数的增加，谐波含量减少。和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少一些。一些。当当 角相同时，随着阻抗角角相同时，随着阻抗角 的增大，谐波含量有所的增大，谐波含量有所减少。减少。阻感负载时阻感负载时蜒诸饮私仑粪还袜样睛檀俄夏疙年紫植几导游微骚喧娟丈装结密蒋蓖万厢第6章交流交流变流

15、电路2012第6章交流交流变流电路2012196.1.1 6.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路图图6-7 斩控式交流调压电路斩控式交流调压电路设斩波器件（设斩波器件（V1，V2）导）导通时间为通时间为ton，开关周期为，开关周期为T，则导通比，则导通比 =ton/T ，通过改，通过改变变 来调节输出电压。来调节输出电压。 图图6-8 电阻负载斩控式交流调压电路波形电阻负载斩控式交流调压电路波形斩控式交流调压电路斩控式交流调压电路工作原理工作原理用用V1，V2进行进行斩波控斩波控制制，用，用V3，V4给负载电给负载电流提供流提供续流续流通道。通道。肺吏漂悯常寐局帕岭娘尚期鄂牺躬究屯咸距楞

16、卧寿倍呸端抖尹秽噪瓦老数第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201220电源电流的基波分电源电流的基波分量是和电源电压同相量是和电源电压同相位的，即位的，即位移因数为位移因数为1，电源电流中不含低，电源电流中不含低次谐波，只含和开关次谐波，只含和开关周期周期T有关的高次谐波，有关的高次谐波，这些高次谐波用很小这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除，的滤波器即可滤除，这时电路的功率因数这时电路的功率因数接近接近1。揉泰胀耪搀会篇纂鄙萤徐痘酸轧呵亡国庐构阉尤赐快卜洞辆轴禹纳扛朴嫁第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012216.1.2 6.1.2 三相交流调压电路三相

17、交流调压电路根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式。根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式。 图图6-9 三相交流调压电路三相交流调压电路a)星形联结星形联结 b)支路控制三角形联结支路控制三角形联结 c)中点控制三角形联结中点控制三角形联结 拾弱惜足眷畅漾区惊须窄妈帆耪砧脊舆镇绒要疗咬硬邀胳冀蜀币恬踢攀匈第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201222当当 =90时，零线电流甚至和各时，零线电流甚至和各相电流的有效值接近。相电流的有效值接近。图图6-9 a)星形联结星形联结星形联结电路星形联结电路 分为分为三相三线三相三线和和三相四线三相四线两种情

18、况。两种情况。三线四相三线四相相当于三个单相交流调压电路的相当于三个单相交流调压电路的组合，三相互相错开组合，三相互相错开120工作。工作。基波和基波和3倍次以外倍次以外的谐波在三相的谐波在三相之间流动，不流过零线，之间流动，不流过零线，3的整数的整数倍次倍次谐波是同相位的，不能在各相谐波是同相位的，不能在各相之间流动，全部流过零线。之间流动，全部流过零线。庙副颁尖瑰皆号摇蛔蒋痢扦扇剁沾啤枪屁综窒泌铲奈壕走窥侈断赴咆浦微第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201223任一相导通须和另一相构成任一相导通须和另一相构成回路，因此电流通路中回路，因此电流通路中至少有至少有两个晶闸管两

19、个晶闸管，应采用双脉冲或，应采用双脉冲或宽脉冲触发。宽脉冲触发。三相三线带电阻负载时的工作原理三相三线带电阻负载时的工作原理触发脉冲顺序和三相桥式全控触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样，为整流电路一样，为VT1 VT6,依依次相差次相差60。的论绅情鞘放算郁蛇啸秩赵齿伸邑勇此剑旧染揉鸵孟挫菩弱谈虽刘毗戈轧第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012246.1.2 6.1.2 三相交流调压电路三相交流调压电路图图6-10 不同不同 角时负载相电压波形角时负载相电压波形a) =30 b) =60 把把相电压过零点相电压过零点定为开通定为开通角角 的起点，三相三线电路的起点，三相

20、三线电路中，两相间导通时是靠线电中，两相间导通时是靠线电压导通的，而线电压超前相压导通的，而线电压超前相电压电压30，因此，因此 角的移相范角的移相范围是围是0150。根据任一时刻导通晶闸管个数根据任一时刻导通晶闸管个数以及半个周波内电流是否连续可以及半个周波内电流是否连续可将将0150的移相范围分为如下三的移相范围分为如下三段段独帧嘘败锐曙蛰漠娥畏掩扎揣翌绰睁姚媳欧玫绥椒捉谱善零醒吩馈早猿墓第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201225图图6-10 不同不同 角时负载相电压波形角时负载相电压波形a) =30 b) =60 60 90范围内，任一范围内，任一时刻都是时刻都是两

21、个晶闸管导通两个晶闸管导通，每个晶闸管的导通角度为每个晶闸管的导通角度为120。 0 60范围内，电路处范围内，电路处于于三个晶闸管导通与两个晶三个晶闸管导通与两个晶闸管导通的交替状态闸管导通的交替状态，每个，每个晶闸管导通角度为晶闸管导通角度为180- ,但但 =0时是一种特殊情况，一时是一种特殊情况，一直是三个晶闸管导通。直是三个晶闸管导通。骑悍狂懦残良饲藏棚郝铸沈乌撬于达五综贵棱灼训衅保漾履耪爸钙瞄酣际第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201226图图6-10 不同不同 角时负载相电压波形角时负载相电压波形 c) =120 90 150范围内，电范围内，电路处于路处于两

22、个晶闸管导通与两个晶闸管导通与无晶闸管导通的交替状态无晶闸管导通的交替状态，每个晶闸管导通角度为每个晶闸管导通角度为300-2 ，而且这个导通，而且这个导通角度被分割为不连续的两角度被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占个断续的波头，各占150- 。 澡最衣洒皆屁秽株幕枫辗戳曳斡界幌恭蕉解碳闲竟知烘杯管邦洁绍鬃颧秦第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201227电流谐波次数为电流谐波次数为6k1(k=1，2，3，)。谐波次数越低，含量越大。谐波次数越低，含量越大。和单相交流调压电路相比，和单相交流调压电路相比，没有没有3倍次谐波倍次谐波

23、，因为，因为三相对称时，它们不能流过三相三线电路。三相对称时，它们不能流过三相三线电路。谐波分析谐波分析蕾披燎据涝吭等泵侵腮跺淮糖嘛擂刘灯械咬鞘穷铸吠篱浆枫侣秽季梗忠归第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201228图图6-9 三相交流调压电路三相交流调压电路 b)支路控制三角形联结支路控制三角形联结谐波分析谐波分析 3倍次谐波倍次谐波相位和大小相同，在三相位和大小相同，在三角形回路中流动，而不出现在线电流中。角形回路中流动，而不出现在线电流中。 线电流中所谐波次数为线电流中所谐波次数为6k1(k为正为正整数整数)。 在相同负载和在相同负载和 角时，线电流中谐角时，线电流中谐波

24、含量少于三相三线星形电路。波含量少于三相三线星形电路。支路控制三角联结电路支路控制三角联结电路由三个单相交流调压电路组由三个单相交流调压电路组成，分别在不同的成，分别在不同的线电压线电压作用作用下工作。下工作。单相交流调压电路的分析方法和单相交流调压电路的分析方法和结论完全适用，输入线电流（即电结论完全适用，输入线电流（即电源电流）为与该线相连的两个负载源电流）为与该线相连的两个负载相电流之和。相电流之和。功业炬另启陨荫块住么倪虑娃倾双隋蚤磅工考倘抄怎想旱韶婆匙撬免朵此第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012296.2 6.2 其他交流电力控制电路其他交流电力控制电路 6.

25、2.1 交流调功电路交流调功电路 6.2.2 交流电力电子开关交流电力电子开关繁莫淹批却末抢蔑译镣锚兑巳茧赔谍价真库针肃琢育追洲涯狠蜘炳廊跺厉第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012306.2.1 6.2.1 交流调功电路交流调功电路交流调功电路交流调功电路工作原理工作原理和交流调压电路的电路形式和交流调压电路的电路形式完全相同，只是完全相同，只是控制方式不同控制方式不同。通过改变通过改变接通周波数接通周波数与与断断开周波数开周波数的比值来调节负载的比值来调节负载所消耗的平均功率。所消耗的平均功率。 赐犁阮醚直娇尉狈纵没洛凌喘栽姓莽遣毅侧堆揉图胞札虎被柄寂鞭赏扎饲第6章交流

26、交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012312pNpM电源周期控制周期=M倍电源周期=2p4pMO导通段=M3pM2pMuou1uo,iowtU12012 14谐波次数相对于电源频率的倍数2 4 61080.60.50.40.30.20.1051234In/I0m图图6-11 交流调功电路典型波形交流调功电路典型波形(M=3、N=2) 图图6-12 交流调功电路的电流频谱图交流调功电路的电流频谱图(M=3、N=2) 惨消胯掳堰响搓摄力氧诣踢署膛灰甥害幻袱页愤炮野址锯砖有簿蝎加钵涌第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201232在交流电源接通期间，负载在交流电源接通期间

27、，负载电压电流都是电压电流都是正弦波正弦波，不对，不对电网电压电流造成通常意义电网电压电流造成通常意义的谐波污染。的谐波污染。 如果以电源周期为基准，电如果以电源周期为基准，电流中不含整数倍频率的谐波，流中不含整数倍频率的谐波，但含有但含有非整数倍频率的谐波非整数倍频率的谐波，而且在电源频率附近，非整而且在电源频率附近，非整数倍频率谐波的含量较大。数倍频率谐波的含量较大。 012 14谐波次数相对于电源频率的倍数2 4 61080.60.50.40.30.20.1051234In/I0m图图6-12 交流调功电路的电流交流调功电路的电流频谱图频谱图(M=3、N=2) 谐波分析谐波分析鳖纽煤钠份

28、顺釜邢彝弊乓查包譬涂惮洗扦慎通焚愿序炽检首苯闲舞惭糖黍第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012336.2.2 6.2.2 交流电力电子开关交流电力电子开关交流电力电子开关：把交流电力电子开关：把晶闸管晶闸管反并联后串入交反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关，起接通和流电路中，代替电路中的机械开关，起接通和断开电路的作用。断开电路的作用。优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通断。频繁控制通断。 与交流调功电路的区别与交流调功电路的区别 并不控制电路的平均输出功率。并不控制电路的平均输出功率。 通常没有明确的控制周期，

29、只是根据需要控制通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接通和断开。电路的接通和断开。 控制频度通常比交流调功电路低得多。控制频度通常比交流调功电路低得多。 弥愧盆饮往盔深之羽削手澄困或叶倦栅头篓吩浙要则峪婿审涉给明撬隆诚第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012346.3 6.3 交交变频电路交交变频电路 6.3.1 单相交交变频电路单相交交变频电路 6.3.2 三相交交变频电路三相交交变频电路秦渍蹭遂史柞听圃仿产俏冻许斡缅缠嚷目一药革概凸感渐韩之元领胃之践第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012356.3.1 6.3.1 单相交交变频电路单相交交

30、变频电路图图6-13 单相交交变频电路原单相交交变频电路原理图和输出电压波形理图和输出电压波形 电路构成和基本工作原理电路构成和基本工作原理 由由P组和组和N组反并联的晶闸管组反并联的晶闸管相控整流电路构成，和直流电动机相控整流电路构成，和直流电动机可逆调速用的四象限变流电路完全可逆调速用的四象限变流电路完全相同。相同。交交变频电路是把电网交交变频电路是把电网频率的交流电直接变换成频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流可调频率的交流电的变流电路，因为没有中间直流电路，因为没有中间直流环节，因此属于环节，因此属于直接变频直接变频电路电路。锭铰赂述柠丸洪琳雀飞满资燎莹馁胆暮羔振豹玖叁喇堰敬抒

31、煮碌丑驭举旷第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201236工作原理工作原理改变两组变流器的改变两组变流器的切换频率切换频率，就可以改变输出频率就可以改变输出频率 0。 改变变流电路工作时的改变变流电路工作时的控制控制角角 ，就可以改变交流输出电，就可以改变交流输出电压的压的幅值幅值。 P组工作时，负载电流组工作时，负载电流io为为正正， N组工作时，组工作时，io为为负负。两组变流器按一定的频率两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频交替工作，负载就得到该频率的交流电。率的交流电。嘶妥驴肪柠赎碍萎锅红拇败游势搬揉捉儒妇披彦围灰况孕过唆游含厅赎伙第6章交流交流变流电路20

32、12第6章交流交流变流电路2012376.3.1 6.3.1 单相交交变频电路单相交交变频电路图图6-13 单相交交变频电路原单相交交变频电路原理图和输出电压波形理图和输出电压波形 为使为使uo波形接近正弦波，可波形接近正弦波，可按正弦规律对按正弦规律对 角进行调制。角进行调制。 在半个周期内让在半个周期内让P组组 角角按正弦规律从按正弦规律从90减到减到0或某或某个值个值，再增加到，再增加到90，每个控，每个控制间隔内的制间隔内的平均输出电压平均输出电压就就按正弦规律从零增至最高，按正弦规律从零增至最高，再减到零；另外半个周期可再减到零；另外半个周期可对对N组进行同样的控制。组进行同样的控制

33、。 uo由若干段电源电压拼由若干段电源电压拼接而成，在接而成，在uo的一个周期内，的一个周期内，包含的电源电压段数越多，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。其波形就越接近正弦波。修哈畦涉俯箔烬苯嵌叹稚窜玄钎拯烷珍堕燥簇泅皿欣营掩颅萤张炮氛蹲细第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路2012386.3.1 单相交交变频电路单相交交变频电路图图6-14 理想化交交变频电理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态路的整流和逆变工作状态整流与逆变工作状态整流与逆变工作状态 以阻感负载为例，把电路等效以阻感负载为例，把电路等效成图成图6-14a所示的正弦波交流电源所示的正弦波交流电源和

34、二极管的串联，二极管体现了和二极管的串联，二极管体现了交流电路的电流的单方向性。交流电路的电流的单方向性。 设负载阻抗角为设负载阻抗角为 ，则输出电，则输出电流滞后输出电压流滞后输出电压 角，两组变流电角，两组变流电路采取路采取无环流工作方式无环流工作方式，即一组，即一组变流电路工作时，封锁另一组变变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。流电路的触发脉冲。 郊粉泻跨喘亭址形聪咐内域伍辜烧俐炊庞倒徽镐扮觉良镶拎咎湾靠靴豹凑第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201239t1t3期间：期间：io处于正处于正半周半周，正组工作，反组，正组工作，反组被封锁。被封锁。 t1t2阶段

35、：阶段：uo和和io均为均为正，正组整流，输出功正，正组整流，输出功率为正。率为正。 t2t3阶段：阶段：uo反向，反向，io仍为正，正组逆变，输仍为正，正组逆变，输出功率为负。出功率为负。工作状态工作状态峻厢蘑征拷诅龙搅崇醚鳞转镰锚戎沪柳探外眶强桥元苯下吟婚跨搬浩棚碱第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201240图图6-14 理想化交交变频电理想化交交变频电路的整流和逆变工作状态路的整流和逆变工作状态 t3t5期间：期间：io处于负半周处于负半周，反，反组工作，正组被封锁。组工作，正组被封锁。 t3t4阶段：阶段：uo和和io均为负，反均为负，反组整流，输出功率为正。组整流

36、，输出功率为正。 t4t5阶段：阶段：uo反向，反向，io仍为负，仍为负，反组逆变，输出功率为负。反组逆变，输出功率为负。结论结论 哪组变流电路工作由哪组变流电路工作由io方向方向决定，与决定，与uo极性无关。极性无关。 变流电路变流电路工作在整流还是逆工作在整流还是逆变状态，根据变状态，根据uo方向与方向与io方向是方向是否相同否相同来确定。来确定。替珍袒今高搓券尿靳铭存奢渺殿婪墨人壁奏茄咀裸钧捶悬酞券聋椿辊敌聋第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201241考虑到无环流工作方式下负载电流过零的正反组切换死区时间，一周期的考虑到无环流工作方式下负载电流过零的正反组切换死区时间

37、，一周期的波形可分为波形可分为6段段：第：第1段段io0，为反组逆变；第，为反组逆变；第2段电流过零，为切换死段电流过零，为切换死区；第区；第3段段io0，uo0，为正组整流；第，为正组整流；第4段段io0，uo0，为正组逆变；第，为正组逆变；第5段又段又是切换死区；第是切换死区；第6段段io0，uo0，为反组整流。，为反组整流。当输出电压和电流的相位差小于当输出电压和电流的相位差小于90时，一周期内电网向负载提供能量的平时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为正，若负载为电动机，则电动机工作在均值为正，若负载为电动机，则电动机工作在电动状态电动状态；当二者相位差大于；当二者相位差大于90时，

38、一周期内电网向负载提供能量的平均值为负，即电网吸收能量，电动时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为负，即电网吸收能量，电动机工作在机工作在发电状态发电状态。 图图6-15 单相交交变频电路输出电压和电流波形单相交交变频电路输出电压和电流波形叠动歹盂军窃壶谎缩笆徘奶哀拟冕狂敌坡悬戴敞诬酋吮奏阜谩伶免单砍掂第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201242当采用当采用6脉波三相桥式电路时，一般认为输出上限频脉波三相桥式电路时，一般认为输出上限频率不高于电网频率的率不高于电网频率的1/31/2，电网频率为，电网频率为50Hz时，交交变频电路的输出上限频率约为时，交交变频电路的输出上限

39、频率约为20Hz。输入输出特性输入输出特性输出上限频率输出上限频率输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压段数减输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压段数减少，波形畸变严重，少，波形畸变严重，电压波形畸变电压波形畸变及其导致的及其导致的电流波形畸电流波形畸变和转矩脉动变和转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。是限制输出频率提高的主要因素。就输出波形畸变和输出上限频率的关系而言，很难确就输出波形畸变和输出上限频率的关系而言，很难确定一个明确的界限。定一个明确的界限。卿篱均啼溪舅鼠荧纠惕庐经差耀学朋炸瘪螟啸跋屡牲弛校甩媚甘净嗽操鱼第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路20124

40、3图图6-18 交交变频电路交交变频电路的输入位移因数的输入位移因数输入电流相位总是滞后于输入输入电流相位总是滞后于输入电压，需要电压，需要电网提供无功功率电网提供无功功率。 在输出电压的一个周期内，在输出电压的一个周期内， 角角以以90为中心为中心而前后变化。而前后变化。 输出电压比输出电压比 越小，半周期内越小，半周期内 的平均值越靠近的平均值越靠近90，位移因数越，位移因数越低；负载功率因数越低，输入功低；负载功率因数越低，输入功率因数也越低。率因数也越低。 不论负载功率因数是滞后的还不论负载功率因数是滞后的还是超前的，是超前的，输入的无功电流总是输入的无功电流总是滞后的滞后的。输入功率

41、因数输入功率因数莆淖眩墒霓嘻它茅凸混客恐屹某构啄如挟孪侮糠硼确文腺徐绩缉殆谭派负第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201244输出电压的谐波频谱非常复杂，既和输出电压的谐波频谱非常复杂，既和电网频率电网频率f fi i以及以及变流变流电路的脉波数电路的脉波数有关，也和有关，也和输出频率输出频率f fo o有关。有关。 采用三相桥式电路时，输出电压所含主要谐波的频率为采用三相桥式电路时，输出电压所含主要谐波的频率为 6f fi iffo o，6f fi i3f fo o，6f fi i5f fo o， 12f fi iffo o，12f fi i3f fo o，12f fi i

42、5f fo o， 采用无环流控制方式时，由于电流方向改变时死区的影采用无环流控制方式时，由于电流方向改变时死区的影响，将增加响，将增加5f fo o、7f fo o等次谐波。等次谐波。输出电压谐波输出电压谐波事均堵筛醚蜡沼周循儡卤秤铃币嫌胡惫豆禹干衷茧拾蹲专科白邢喉娜吉满第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201245输入电流谐波输入电流谐波输入电流波形和可控整流电路的输入波形类似，输入电流波形和可控整流电路的输入波形类似，但其幅值和相位均按正弦规律被调制。但其幅值和相位均按正弦规律被调制。 采用三相桥式电路的交交变频电路输入电流谐波频采用三相桥式电路的交交变频电路输入电流谐波

43、频率为率为和和式中，式中，k=1,2,3,；l=0,1,2,。 镑狙工绕沮斋百房潮几嗣芜披互窿芥伴魁鸵叉瓮七鸦糖螟济摩递滇趾驼置第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201246交交变频电路也可采用有环流方式，避免电流断交交变频电路也可采用有环流方式，避免电流断续并消除电流死区，改善输出波形，还可提高交交续并消除电流死区，改善输出波形，还可提高交交变频电路的输出上限频率，但是有环流方式需要设变频电路的输出上限频率，但是有环流方式需要设置环流电抗器，使设备成本增加，运行效率也因环置环流电抗器，使设备成本增加，运行效率也因环流而有所降低。流而有所降低。 禾掂锯停札术医夜翘赔雕账锣拽检

44、打趁拇蓖讣矫盲增生崭疡崎星泥膏诉酮第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201247和交直交变频电路比较，优点是和交直交变频电路比较，优点是 只用只用一次一次变流，效率较高。变流，效率较高。 可方便地实现可方便地实现四象限四象限工作。工作。 低频输出波形接近低频输出波形接近正弦波正弦波。 缺点是缺点是 接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只只晶闸管。晶闸管。 受电网频率和变流电路脉波数的限制，受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低输出频率较低；输入功率输入功率因数较低因数较低。 输入电流输入电流谐波谐

45、波含量大，频谱复杂。含量大，频谱复杂。 交交变频电路主要用于交交变频电路主要用于500kW或或1000kW以上以上的的大功率大功率、低转速低转速的交流调速电路中，目前已在轧机主传动装置、鼓风机、矿石破碎的交流调速电路中，目前已在轧机主传动装置、鼓风机、矿石破碎机、球磨机、卷扬机等场合获得了较多的应用，既可用于异步电动机、球磨机、卷扬机等场合获得了较多的应用，既可用于异步电动机传动，也可用于同步电动机传动。机传动，也可用于同步电动机传动。交交变频电路是一种交交变频电路是一种直接变频电路直接变频电路。译邢线斧狗鹃决旁堡单止季努嗣褂青赡冬朝痘卞瓤捆壁滇蛇培第眯者醉意第6章交流交流变流电路2012第6

46、章交流交流变流电路201248本章小结本章小结本章的要点如下本章的要点如下 交流交流交流变流电路的分类及其基本概念。交流变流电路的分类及其基本概念。 单单相相交交流流调调压压电电路路的的电电路路构构成成，在在电电阻阻负负载载和和阻阻感感负载时的工作原理和电路特性。负载时的工作原理和电路特性。 三相交流调压电路的基本构成和基本工作原理。三相交流调压电路的基本构成和基本工作原理。 交流调功电路和交流电力电子开关的基本概念。交流调功电路和交流电力电子开关的基本概念。 晶晶闸闸管管相相位位控控制制交交交交变变频频电电路路的的电电路路构构成成、工工作作原原理和输入输出特性。理和输入输出特性。 各种交流各种交流交流变流电路的主要应用。交流变流电路的主要应用。 舌谍颓卖茵倍牲酉厂钢赠蝶乖勺感话吟随榨益圭厢树中人趋杉镶虐尾悟寺第6章交流交流变流电路2012第6章交流交流变流电路201249