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1、第七章第七章 交流电力控制电路交流电力控制电路 n第一节第一节 交流开关及其运用电路交流开关及其运用电路n第二节第二节 单相交流调压电路单相交流调压电路n第三节第三节 相位控制器相位控制器n第四节第四节 三相交流调压电路三相交流调压电路 n本章小节本章小节第一节第一节 交流开关及其运用电路交流开关及其运用电路一、晶闸管交流开关及运用一、晶闸管交流开关及运用 交交流流开开关关可可用用两两只只普普通通晶晶闸闸管管或或者者两两只只自自关关断断电电力力电电子子器器件件反反并并联联组组成成。由由于于出出现现了了双双向向晶晶闸闸管管，可可以以用用一一只只双双向向晶晶闸闸管管替替代代两两只只反反并并联联器器
2、件件，使使电路大大简化。电路大大简化。 图图7-1 晶闸管开关的根本方式晶闸管开关的根本方式 晶闸管开关的根本方式晶闸管开关的根本方式 第一节第一节 交流开关及其运用电路交流开关及其运用电路n 光电耦合交流开关光电耦合交流开关 图图7-2 光电耦合交流开关光电耦合交流开关 第一节第一节 交流开关及其运用电路交流开关及其运用电路n二、由过零触发开关电路组成的单相交流调功器二、由过零触发开关电路组成的单相交流调功器n过零触发：在电压过零时给晶闸管以触发脉冲，过零触发：在电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管任务形状一直处于全导通或全阻断。使晶闸管任务形状一直处于全导通或全阻断。n交流零触发开关电路
3、：利用过零触发方式来控制交流零触发开关电路：利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断，来实如今设定的周期范围内，晶闸管导通与关断，来实如今设定的周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，经过将电路接通几个周波，然后断开几个周波，经过改动晶闸管在设定周期内通断时间的比例，到达改动晶闸管在设定周期内通断时间的比例，到达调理负载两端交流电压即负载功率的目的。因此调理负载两端交流电压即负载功率的目的。因此这种安装也称调功器或周波控制器。这种安装也称调功器或周波控制器。 第一节第一节 交流开关及其运用电路交流开关及其运用电路n调功器的输出功率调功器的输出功率n调功器输出电压有效值调功器输出电压有效
4、值n设定周期设定周期Tc内导通的周波数为内导通的周波数为n，每个周，每个周波的周期为波的周期为T 图图7-4 过零触发调理周波电压的波形过零触发调理周波电压的波形三、固态开关三、固态开关n固态继电器是一种无触点通断电子开关。固态继电器是一种无触点通断电子开关。它是一种四端有源器件，其中两个端子它是一种四端有源器件，其中两个端子为输人控制端，另外两个端子为输出受为输人控制端，另外两个端子为输出受控端。为实现输人与输出之间的电气隔控端。为实现输人与输出之间的电气隔离器件采用了高耐压的公用光耦合器。离器件采用了高耐压的公用光耦合器。当施加输人信号后，其主电路是导通形当施加输人信号后，其主电路是导通形
5、状，无信号时呈阻断形状。整个器件无状，无信号时呈阻断形状。整个器件无可动部件及触点，实现了相当于电磁继可动部件及触点，实现了相当于电磁继电器一样的功能。电器一样的功能。 第一节第一节 交流开关及其运用电路交流开关及其运用电路 n三、固态开关三、固态开关bc图图7-7 固态开关电路图固态开关电路图 第二节第二节 单相交流调压电路单相交流调压电路n电阻负载电阻负载 :图图7-9 单向交流调压电阻负载电路单向交流调压电阻负载电路 第二节第二节 单相交流调压电路单相交流调压电路n可调光台灯的适用电路可调光台灯的适用电路 :R2、C2阻容阻容电路的作用路的作用: 在在角角较大大时，RP阻阻值较大，大，C
6、1充充电缓慢。慢。电源源电压已已过峰峰值并并降得很低，降得很低，uC1缺乏以缺乏以击穿双向二穿双向二极管。增极管。增设R2、C2阻容阻容电路后，路后，在大在大角角时, 电压uC2给电容容C1添加添加一个充一个充电“电源，以保源，以保证晶晶闸管管VT可靠触可靠触发导通，增大通，增大调压范范围 图图7-10 双向晶闸管调压电路双向晶闸管调压电路 二、电感性负载二、电感性负载 图图7-11 单相交流调压单相交流调压电感负载电路及波形电感负载电路及波形 二、电感性负载二、电感性负载n、n由由图a可可见，,180，正，正负半波半波电流流断断续。愈大，愈大，愈小。即愈小。即的移相在的移相在180-范范围内
7、，可以得到延内，可以得到延续可可调的交流的交流电压。n、=n由由图b可可见，当，当=时,=180，即正，即正负半周半周电流流临界延界延续。相当于晶。相当于晶闸管失去控制。管失去控制。 二、电感性负载二、电感性负载n、 n负载电流只需正半波部分，出流只需正半波部分，出现很大直很大直流分量，流分量，电路不能正常任路不能正常任务。 n采用采用宽脉冲或脉冲列触脉冲或脉冲列触发。这样即使即使，那么在，那么在刚开开场触触发晶晶闸管的几个周波管的几个周波内，两管的内，两管的电流波形流波形还是不是不对称的。但称的。但经几周波后，几周波后，负载电流即成流即成为对称延称延续的正弦波，的正弦波，电流滞后流滞后电压角
8、。角。 第二节第二节 单相交流调压电路单相交流调压电路n单相交流相交流调压有如下特点：有如下特点：n1) 电阻阻负载时，负载电流波形与流波形与单相相桥式可控式可控整流交流整流交流侧电流一致。改流一致。改动控制角控制角可以延可以延续改改动负载电压有效有效值，到达交流，到达交流调压的目的。的目的。n2) 电感性感性负载时，不能用窄脉冲触，不能用窄脉冲触发。否那么。否那么当当时，会出，会出现一个晶一个晶闸管无法管无法导通，并通，并产生很大直流分量生很大直流分量电流，流，烧毁熔断器或晶熔断器或晶闸管。管。n3电感性感性负载时，最小控制角，最小控制角min=阻阻抗角。所以抗角。所以的移相范的移相范围为1
9、80；电阻阻负载时移相范移相范围为0180。第三节第三节 相位控制器相位控制器n单相交流调压控制器中的晶闸管用单相交流调压控制器中的晶闸管用IGBT管取代，它除了实现交流调压运用之外，管取代，它除了实现交流调压运用之外，还是一个相位控制器。还是一个相位控制器。 图图7-14 相位控相位控制器及其波形制器及其波形 第三节第三节 相位控制器相位控制器n如如输入入电压ui=Umsint，电阻性阻性负载n负载电压有效有效值为nn输出出电压有效有效值为n输出出电流有效流有效值为 第三节第三节 相位控制器相位控制器n输出出电流的基波分量如流的基波分量如图7-14 b的虚的虚线所示，它所示，它较输入入电压有
10、一定的相位移。有一定的相位移。假假设改改动1、出出现的的时辰与辰与间隔，隔，就可改就可改动输出出电压的大小和的大小和输出与出与输入入之之间的相差。当要求的相差。当要求输出出电压有效有效值一一定定时，1和和有多种取有多种取值，取，取值不同，不同，输出与出与输入的相位就不同，因此把入的相位就不同，因此把图7-14 a的交流的交流电压控制器称之控制器称之为相位控制相位控制器。器。 第四节三相交流调压电路第四节三相交流调压电路 根据三相结合方式的不同，三相交流调压电路具有多种根据三相结合方式的不同，三相交流调压电路具有多种方式方式星形结合星形结合线路控制三线路控制三角形结合角形结合支路控制三支路控制三
11、角形结合角形结合中点控制三中点控制三角形结合角形结合本章小结本章小结n以以电力力电子器件子器件组成的交流开关，与成的交流开关，与传统的接触器的接触器-继电器系器系统相比，没有触相比，没有触头及可及可动的机械机构，不的机械机构，不存在存在电弧、触弧、触头磨磨损和熔和熔焊等等问题。组成交流开关成交流开关的的电力力电子器件可以是子器件可以是单、双向晶、双向晶闸管及管及IGBT、MCT等自关断器件。等自关断器件。 n交流交流调压，即使是运用晶，即使是运用晶闸管也可以籍管也可以籍负载过零自零自然关断，不需另加然关断，不需另加换流流电路，所以路，所以电路路简单，调整整方便。但其含有方便。但其含有较严重的重
12、的谐波分量，不波分量，不过对于加于加热炉、炉、电光源、小容量的光源、小容量的电动机等机等惯性性较大的大的负载，谐波波对任任务的影响的影响较小。故交流小。故交流调压多用于加多用于加热或或者机械者机械惯性性较大的大的负载功率功率调整。整。 三相交流调压电路性能比较三相交流调压电路性能比较 电路 晶闸管工作电压（峰值） 晶闸管工作电流（峰值）移相范围 线 路 性 能 特 点见图7-160.45Il0180可视为三个单相电路的组合;输出电压电流波形对称;中线电流含有谐波电流;适用于中小容量可接中线场合.见图7-170.26Il0180可视为三个单相电路的组合;输出电压电流波形对称;与星形电路比,可取电流小、耐压高的器件.应用较少.见图7-180.45Il0180负载对称,三相有电流时相当三个单相组合;采用双窄或单宽脉冲触发;无三次谐波电流;适用于各类负载.见图7-210.68Il0210线路简单,适用于中性点能拆开的星形连接负载;采用单向管时为不对称控制; 采用双向管时为对称控制.
