第四章第四章 交流电力控制电路交流电力控制电路 和交交变频电路和交交变频电路n 本章要讲述的内容：本章要讲述的内容：n交流调压电路交流调压电路n交流调功电路交流调功电路n交交变频电路交交变频电路n本章重点要求的内容本章重点要求的内容n移相调压、调功电路原理移相调压、调功电路原理 4.1 基本概念基本概念交流交流-交流变流电路交流变流电路—— 把一种形式的交流电变成另把一种形式的交流电变成另一种形式交流电的电路〔一种形式交流电的电路〔AC-AC变换电路）变换电路）变频电路变频电路改变频率的电路改变频率的电路 交交变频交交变频 直接直接 交直交变频交直交变频 间接间接交流电力交流电力控制电路控制电路只改变电压只改变电压,电电流或控制电路的流或控制电路的通断通断,而不改变而不改变频率的电路频率的电路交流调压电路交流调压电路 相位控制相位控制交流调功电路交流调功电路 通断控制通断控制 4.2 交流调压电路交流调压电路4.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路n原理原理————两个晶闸管反两个晶闸管反并联后串联在交流电路并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管开通中，通过对晶闸管开通相位的控制就可调节输相位的控制就可调节输出电压的有效值。
出电压的有效值Ru1uoioVT1VT2n应用场合应用场合n灯光控制灯光控制n异步电动机的软起动和调速等异步电动机的软起动和调速等 负载电压有效值：负载电压有效值：负载电压有效值：负载电压有效值：移相范围移相范围移相范围移相范围0≤ a ≤π0≤ a ≤π0≤ a ≤π0≤ a ≤π电阻负载电阻负载4.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路Ru1uoioVT1VT2图图4.1 电阻负载单相交流电阻负载单相交流 调压电路及其波形调压电路及其波形 （（P113 图图4.1））Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt 4.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路 功率因数：功率因数：功率因数：功率因数：Ru1uoioVT1VT2图图4.1 电阻负载单相交流电阻负载单相交流 调压电路及其波形调压电路及其波形 （（P113 图图4.1））Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt § 负载阻抗角：负载阻抗角：§ j = arctan(wL/R ) j = arctan(wL/R )阻感负载阻感负载4.2.1 单相交流调压电路单相交流调压电路θ=180o-αθ=180o-α几种情况几种情况§j =0oj =0o§和电阻性负载时的波形一和电阻性负载时的波形一致致§晶闸管导通角与电阻性负晶闸管导通角与电阻性负载时相同载时相同 nj j ＞＞ 0o 0o，，α=j=j，，θ=180o=180on不能调压不能调压nj j ＞＞ 0o 0o，，α＜＜j j，， 窄脉冲窄脉冲n不能正常工作不能正常工作 负载电压有效值：负载电压有效值：nj j ＞＞ 0o 0o，，α＞＞j jnθ＜＜180o180onj j ＞＞ 0o 0o，，α＜＜j j，， 宽脉冲宽脉冲nθ=180o,=180o,不能调压不能调压 调功电路与调压电路的比较：调功电路与调压电路的比较：相同点相同点 电路形式完全相同电路形式完全相同不同点不同点 控制方式不同控制方式不同4.3 交流调功电路交流调功电路交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期〔过零触发）交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期〔过零触发）, ,再断开几个周期再断开几个周期, ,通过改变通断周波数的比值来调节负载所通过改变通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
消耗的平均功率图图4.4 单相交流调功电路单相交流调功电路§交流调压电路在每个电源周期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都对输出电压波形进行控制 §优点：交流电源接通期间，负载电压电流都是正弦波，减小优点：交流电源接通期间，负载电压电流都是正弦波，减小了对电网造的谐波污染了对电网造的谐波污染§应用场合：一般用于热惯性较大的电热负载，比如电炉的温应用场合：一般用于热惯性较大的电热负载，比如电炉的温度控制度控制 n 过零触发过零触发————u1u1过零时刻触发晶闸管导通过零时刻触发晶闸管导通n 两种工作方式两种工作方式图图4.5 全周波过零触发输出电压波形全周波过零触发输出电压波形TCTTTCtttttttt00000000uuuuuuuu12.5%25%50%100%a）b）4.3 交流调功电路交流调功电路 §调功电路的输出功率：调功电路的输出功率：§T——电源周期电源周期§Tc——控制周期控制周期§Pn——Tc内全导通时，装置的内全导通时，装置的输出功率输出功率§P——未全导通时输出的平均功未全导通时输出的平均功率率§n——Tc内导通的周波数内导通的周波数§输出电压有效值输出电压有效值 §Un——控制周期控制周期Tc内全导通时，内全导通时，装置的输出功率装置的输出功率4.3 交流调功电路交流调功电路 晶闸管交交变频电路，也称周波变流器晶闸管交交变频电路，也称周波变流器(Cycloconvertor)(Cycloconvertor)把电网频率的交流电变成频率可调、电压可调的交把电网频率的交流电变成频率可调、电压可调的交流电的变流电路，属于直接变频电路。
流电的变流电路，属于直接变频电路广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交交变频电路用的主要是三相输出交交变频电路4.4 交交变频电路交交变频电路 4.4.1 单相交交变频电路单相交交变频电路图图4.6 单相交交变频电路原理图单相交交变频电路原理图 和输出电压波形和输出电压波形 4.4 交交变频电路交交变频电路ZPN输出电压平均输出电压OuouoaP=0aP=p2aP=p2wt§电路构成电路构成§由由P组和组和N组反并联的晶组反并联的晶闸管变流电路构成，和直闸管变流电路构成，和直流电动机可逆调速用的四流电动机可逆调速用的四象限变流电路完全相同象限变流电路完全相同§变流器变流器P和和N都是相控整都是相控整流电路 工作原理工作原理P组组工工作作时时，，负负载载电电流流io为正N组工作时，组工作时，io为负两两组组变变流流器器按按一一定定的的频频率率交交替替工工作作，，负负载载就就得得到到该频率的交流电该频率的交流电改改变变两两组组变变流流器器的的切切换换频频率率，，就就可可改改变变输输出出频频率率ωo 改改变变变变流流电电路路的的控控制制角角α，，就就可可以以改改变变交交流流输输出出电压的幅值。
电压的幅值4.4.1 单相交交变频电路单相交交变频电路图图4.6 单相交交变频电路原理图单相交交变频电路原理图 和输出电压波形和输出电压波形 （（P111 图图4.18））ZPN输出电压平均输出电压OuouoaP=0aP=p2aP=p2wt n为为使使uo波波形形接接近近正正弦弦波波，，可可按按正正弦弦规规律律对对a角角进进行调制§在在半半个个周周期期内内让让P组组 a 角角按按正正弦弦规规律律从从90°减减到到0°或或某某个个值值，，再再增增加加到到90°，，每每个个控控制制间间隔隔内内的的平平均均输输出出电电压压就就按按正正弦弦规规律律从从零零增增至至最最高高，，再再减减到到零零另另外外半半个个周周期可对期可对N组进行同样的控制组进行同样的控制§uo由由若若干干段段电电源源电电压压拼拼接接而而成成，，在在uo的的一一个个周周期期内内，，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波4.4.1 单相交交变频电路单相交交变频电路 4.4.2 三相交交变频电路三相交交变频电路图图4.7 输出星形联结方式三相交交变频电路输出星形联结方式三相交交变频电路（（P125 图图4.25））三相变频的特点三相变频的特点n 由三组输出电压相位由三组输出电压相位各差各差120°的单相交交的单相交交变频电路组成。
变频电路组成n交交变频电路主要应用交交变频电路主要应用于大功率交流电机调速于大功率交流电机调速系统，使用的是三相交系统，使用的是三相交交变频电路交变频电路 4.5 本章小结本章小结§本章的要点如下：本章的要点如下：§(1) (1) 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；§(2) (2) 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阻感负载时的工作原理和电路特性；和阻感负载时的工作原理和电路特性；§(3) (3) 交流调功电路基本概念；交流调功电路基本概念；§(4) (4) 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、、工作原理工作原理。