交流电压变换电路

第6章 交流变换电路将一种形式的交流电能转换成另一种形式的交流电能，称为交流变换。

交流变换电路是对交流电路的幅值、频率、相数等参数进行变换的电路，它利用电力电子器件的开关功能，实现交流开关和交流调压的功能。

本章主要讲述晶闸管交流调压电路的拓扑结构、控制方式和工作原理及应用；晶闸管调功电路的接线形式、工作原理及应用；交-交变频电路的拓扑结构、工作原理。

本章要求掌握晶闸管交流调压电路的控制方式和调功器的应用，交-交变频电路的工作原理。

6.1 交流变换器类型根据变换参数的不同，可将交流变换电路分为交流调压电路和交-交变频电路两大类。

只改变输出电压的幅值而不改变频率的交流变换电路，称为交流电压控制电路，或通称为交流调压电路。

把工频交流电直接变换成频率可调的交流电的交流变换电路，称为交-交变频电路。

交流电压控制电路包括交流调压、交流调功和交流开关三种类型。

其中，采用相位控制的交流电压控制电路，称为交流调压电路；采用通/断控制的交流电压控制电路，称为交流调功电路；如果令交流调压器中的晶闸管在交流电流自然过零时关断或导通，则称之为晶闸管交流开关。

按照控制方式的不同，可将交流电压控制电路分为相控式电路和斩控式电路。

晶闸管相控式调压与相控式整流电路的控制原理相同，都是利用门极脉冲相位的变化来改变输出端电压的幅值。

而斩控式电路是通过改变器件占空比来改变输出端电压有效值。

按照电网相数的不同，可以将交流电压控制电路分为单相电路、三相三线制电路和三相四线制电路；按照电路结构可以分为星形联结电路、三角形联结电路和其他方式联结电路。

直接变频电路按照输出波形不同可以分为近似正弦波的变频电路(电压型电路)和近似方波的变频电路(电流型电路)。

电压型直接变频电路是利用反并联整流电路的工作原理拓广而成。

其特点是输出频率的上限仅为电网频率的1/3，故只适用于低频电源，如水泥窑的低速回转拖动系统，采用这种方案可实现直接传动。

电流型的电路结构也可看成是桥式整流电路的拓广。

第六章交流—交流(AＣ—ＡＣ）变换AC—ＡC变换是一种可以改变电压大小、频率、相数的交流—交流电力变换技术。

只改变电压大小或仅对电路实现通断控制而不改变频率的电路，称为交流调压电路和交流调功电路、或交流无触点开关。

从一种频率交流变换成另一种频率交流的电路则称为交—交变频器，它有别于交—直—交二次变换的间接变频,是一种直接变频电路。

为了解决相控式晶闸管型交—交变频器输入、输出波形差、谐波严重的弊病，在基于双向自关断功率开关的基础上目前正在研究一种所谓的矩阵式变换器,它是一种具有十分优良输入、输出特性的特殊形式交—交变频器。

本章将分节介绍交流调压（交流调功或交流无触点开关）、交—交变频及矩阵式变换器的相关内容。

6.１交流调压电路交流调压电路采用两单向晶闸管反并联（图6-1（a)）或双向晶闸（图6－1（b)），实现对交流电正、负半周的对称控制，达到方便地调节输出交流电压大小的目的,或实现交流电路的通、断控制。

因此交流调压电路可用于异步电动机的调压调速、恒流软起动，交流负载的功率调节,灯光调节，供电系统无功调节,用作交流无触点开关、固态继电器等，应用领域十分广泛。

图6-１交流调压电路交流调压电路一般有三种控制方式,其原理如图6－2所示。

图6-2 交流调压电路控制方式（1）通断控制通断控制是在交流电压过零时刻导通或关断晶闸管，使负载电路与交流电源接通几个周波,然后再断开几个周波，通过改变导通周波数与关断周波数的比值，实现调节交流电压大小的目的。

通断控制时输出电压波形基本正弦，无低次谐波，但由于输出电压时有时无,电压调节不连续,会分解出分数次谐波。

如用于异步电机调压调速，会因电机经常处于重合闸过程而出现大电流冲击，因此很少采用。

一般用于电炉调温等交流功率调节的场合。

（2）相位控制与可控整流的移相触发控制相似，在交流的正半周时触发导通正向晶闸管、负半周时触发导通反向晶闸管,且保持两晶闸的移相角相同,以保证向负载输出正、负半周对称的交流电压波形。

电子技术课程设计简要说明：该电路将微小的输入交流信号u i 的有效值精确地转换成为直流电压输出U o ，以便于用直流电表进行测量。

思考题：1．直接用二极管整流电路能否实现上述电路功能？为什么？ 2．该电路能够测量的信号的频率范围是多少？参考文献：施良驹 《集成电路应用集锦》电子工业出版社，1988，6何希才，白广存 《最新集成电路应用300例》科学技术文献出版社，1995庄效恒，李燕民 《模拟电子技术》机械工业出版社，1998，2R 3u U oC一、课题名称：交流电压/直流电压转换电路二、课题摘要：该电路将微小的输入交流信号ui 的有效值精确地转换成为直流电压输出Uo ， 以便于用直流电表进行测量。

三、电路原理图：∞++-+15V-15VN 1R 1100kΩ15kΩ∞++-+15V-15VN 2R 6150kΩR 3u i10kΩR 2R 4150kΩ75kΩR 5150kΩD 1C 110μFC 210μF D 2R 7∞++-+15V-15VN 3U oR 8150kΩC 31μF四、工作原理分析： （一）、电路原理分析本电路依次运用微分运算放大电路、半波整流电路和积分电路将微小的交流信号i u 的有效值精确的转换为直流电压输出o U 。

第一部分：同向比例运算电路。

··此电路为同向比例运算电路。

由[1]P129，根据虚断路原则，0i i =，1R 上的压降为0。

i u u +=。

电阻2R 上的电压223f o R u u u R R θ-==+由虚断路原则u u +-≈， 有223o R u u R R +=+ 代入i u u +=，得32(1)o i R u u R =+放大倍数321511 2.510uf R A R =+=+= （2）当2i u 在正半周期时1D 导通，2D 截止。

由虚断路原则，流入运放输入端的净输入电流0d i =，0u +=。

由虚短路原则0u u +-≈=，所以反向输入端为虚地， 故有：214i u i R =， 55o o f u u ui R R --==-；因为：1d f f i i i i +≈=； 代入254i o u u R R =-；所以放大倍数541501150uf R A R =-=-=- 当2i u 在负半周期时，2D 导通，1D 截止。