交流调压原理—可控硅
- 格式:doc
- 大小:423.00 KB
- 文档页数:23
可控硅控制原理可控硅(SCR)是一种半导体器件,广泛应用于电力电子领域。
它具有可控性强、耐压能力高、开关速度快等特点,因此在各种电路中得到了广泛的应用。
本文将介绍可控硅的控制原理,希望能够帮助读者更好地理解和应用可控硅。
首先,我们来介绍可控硅的结构和工作原理。
可控硅主要由P型半导体和N型半导体组成,中间夹杂有N型和P型的掺杂物。
当在控制极施加正向触发电压时,可控硅将导通,形成低电阻通道;当去控制极施加负向触发电压时,可控硅将截止,形成高电阻通道。
这种特性使得可控硅可以被用作电路中的开关元件,从而实现对电路的控制。
其次,我们来谈谈可控硅的控制原理。
可控硅的导通和截止是通过控制极的触发电压来实现的。
当控制极施加正向触发电压时,可控硅将导通,形成低电阻通道,电流得以通过;当控制极施加负向触发电压时,可控硅将截止,形成高电阻通道,电流无法通过。
因此,通过控制极的触发电压的变化,可以实现对可控硅的导通和截止的控制,从而实现对电路的控制。
在实际应用中,可控硅的控制原理可以被广泛应用于各种电子设备中。
例如,在交流调压电路中,可控硅可以通过控制触发角来实现对输出电压的调节;在交流电机控制中,可控硅可以通过控制触发脉冲的宽度来实现对电机的转速调节。
因此,对可控硅的控制原理的深入理解,对于电力电子领域的工程师和研究人员来说,是非常重要的。
总的来说,可控硅的控制原理是通过控制极的触发电压来实现对可控硅的导通和截止的控制。
这种控制原理使得可控硅可以被广泛应用于各种电子设备中,实现对电路的精确控制。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解和应用可控硅,推动电力电子领域的发展和进步。
在实际应用中,可控硅的控制原理可以被广泛应用于各种电子设备中。
例如,在交流调压电路中,可控硅可以通过控制触发角来实现对输出电压的调节;在交流电机控制中,可控硅可以通过控制触发脉冲的宽度来实现对电机的转速调节。
因此,对可控硅的控制原理的深入理解,对于电力电子领域的工程师和研究人员来说,是非常重要的。
单相交流调压电路工作原理单相交流调压电路是一种常见的电子电路,用于将交流电源的电压调节为稳定的、恒定的电压输出。
该电路结构简单,调节精度高,使用广泛,在工业、家电、通讯、医疗等各个领域都得到了广泛的应用。
一、工作原理单相交流调压电路的基本原理是利用半导体元件的电学特性,在交流电路中形成一个与输入电压方向相同的电流。
当输入电压变化时,该电流的大小随之变化,从而形成一个与输入电压大小相反的电压,实现了电压的调节。
该电路的核心元件是可控硅(thyristor),可控硅是一种能控制电流的半导体器件,其结构与二极管相似。
它有一个额外的极,称为控制极,控制极的控制信号可以控制可控硅的导通或截止,从而控制电路中的电流。
单相交流调压电路的基本结构如下图所示:上图中,V1为交流电源,变压器T将V1降压至所需电压,D为整流二极管,将交流电转为直流电,C为滤波电容,用于过滤直流电中的脉动电流。
R为负载电阻,可控硅SCR为控制元件,用于控制电流的导通或截止。
在电路正半周期中,SCR的控制极(G)被施加一个正脉冲,使其导通,交流电通过D、C充电,直到C电压达到输入电压的峰值,此时SCR的电流减小,SCR进入截止状态,电容C会根据电路负载情况,向电阻R放电。
在电路负半周期中,SCR的控制极被施加一个反脉冲,使其导通,交流电通过D、C充电,当C电压达到SCR的触发电压时,SCR会被触发,电路进入导通状态,直到电流降为零,交流电通过C,电容C会向负载电阻R放电。
基于该原理,单相交流调压电路可以实现电压的调节,在输入电压发生变化时,通过控制SCR的导通或截止,电路中的电压也会随之变化,实现稳定的输出电压。
二、电路类型单相交流调压电路根据控制方式,可分为两种类型:阶段控制型和PWM型。
1. 阶段控制型阶段控制型交流调压电路,控制元器件一般为可控硅。
该电路的控制方式是通过控制可控硅的导通时间(相位控制),来实现电压的调节。
在输入电压上升时,控制硅导通的时间变长;在输入电压下降时,硅的导通时间变短。
可控硅的工作原理(带图)一.可控硅是可控硅整流器的简称。
它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。
图3-29是它的结构、外形和图形符号。
可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。
当器件的阳极接负电位(相对阴极而言)时,从符号图上可以看出PN结处于反向,具有类似二极管的反向特性。
当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压),在一定的电压范围内,器件仍处于阻抗很高的关闭状态。
但当正电压大于某个电压(称为转折电压)时,器件迅速转变到低阻通导状态。
加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时,器件处于关闭状态。
此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极),则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。
可控硅一旦导通,控制极便失去其控制作用。
就是说,导通后撤去栅极电压可控硅仍导通,只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时,器件才可恢复到关闭状态。
图3-30是可控硅的伏安特性曲线。
图中曲线I为正向阻断特性。
无控制极信号时,可控硅正向导通电压为正向转折电压(U B0);当有控制极信号时,正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通),转折电压随控制极电流的增大而减小。
当控制极电流大到一定程度时,就不再出现正向阻断状态了。
曲线Ⅱ为导通工作特性。
可控硅导通后内阻很小,管子本身压降很低,外加电压几乎全部降在外电路负载上,并流过比较大的负载电流,特性曲线与二极管正向导通特性相似。
若阳极电压减小(或负载电阻增加),致使阳极电流小于维持电流I H时,可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态,回到曲线I状态。
曲线Ⅲ为反向阻断特性。
当器件的阳极加以反向电压时,尽管电压较高,但可控硅不会导通(只有很小的漏电流)。
只有反向电压达到击穿电压时,电流才突然增大,若不加限制器件就会烧毁。
正常工作时,外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。
可控硅的重要特点是:只要控制极中通以几毫安至几十毫安的电流就可以触发器件导通,器件中就可以通过较大的电流。
八款可控硅调压器电路图
首先可控硅是一种新型的半导体器件,其次它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点,目前交流调压器多采用可控硅调压器。
可控硅调压器电路图(一)
可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成,其电路原里图如下图所示。
从图中可知,二极管D1—D4组成桥式整流电路,双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。
当调压器接上市电后,220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流,在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压,该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。
在交流电的正半周时,整流电压通过R4、W1对电容C充电。
当充电电压Uc达到单结晶体管T1管的峰值电压Up时,单结晶体管T1
由截止变为导通,于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电,结果在R2上获得一个尖脉冲。
这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极,使可控硅导通。
可控硅导通后的管压降很低,一般小于1V,所以张弛振荡器停止工作。
当交流电通过零点时,可控硅自关断。
当交流电在负半周时,电容C又从新充电……如此周而复始,便可调整负载RL上的功率了。
元器件选择
调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器,这种电位器可以直接焊在电路板上,电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外,其余的都用功率为1/8W的碳膜电阻。
D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、。
单相交流调压电路工作原理
单相交流调压电路通过电子器件(如二极管、晶闸管)的导通和截止控制,改变电源所提供的交流电压的大小,以实现对负载端的电压调节。
具体工作原理如下:
1. 整流:交流调压电路首先将交流电源的电压通过二极管桥等电路改变为半波或全波的单向脉动直流信号。
当交流电压为正向时,二极管处于导通状态,电流经过;当交流电压为反向时,二极管处于截止状态,电流不通过。
2. 滤波:由于整流后的脉动直流信号仍然含有较大的纹波,因此需要通过电容器等滤波元件,去除纹波成分,使直流电压更为稳定。
3. 调压:在滤波后得到的稳定直流电压基础上,通过调节电子器件(如可控硅)的导通时间,改变电路中电流的流动,进而改变负载端的电压大小。
例如,当电子器件导通时间较长时,电路中电流流过的时间增加,负载端的电压也会增加。
4. 反馈控制:为了实现在不同负载下仍能维持稳定的输出电压,通常需要设置反馈控制回路。
该回路根据负载端的电压变化,自动调整电子器件的导通时间,使得输出电压稳定在设定值。
单相交流调压电路工作原理的关键是通过整流、滤波、调压和反馈控制等环节实现对交流电压的调节和稳定输出。
这样可以满足不同负载的电压需求,应用于各种电力电子设备和电路中。
可控硅名词解释可控硅又称为晶闸管,晶闸管是硅晶体闸流管的简称。
可控硅是大功率变流器件,利用其整流可控特性可方便地对大功率电源进行控制和变换。
它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大,使用维护简单、控制灵敏等优点,所以在生产上得到了广泛应用。
一、可控硅的用途1、可控整流把交流电变换为大小可调的直流电称为可控整流。
例如,直流电动机调压、调速,电解、电镀电源均可采用可控整流供电。
2、有源逆变有源逆变是指把直流电变换成与电网同频率的交流电,并将电能返送给交流电源。
例如,高压输电工程将三相交流电先变换成高压直流电,再进行远距离输送,到达目的地后,再利用有源逆变技术把直流电变换成与当地电网同频率的交流电供给用户。
3、交流调压交流调压是指把不变的交流电压变换成大小可调的交流电压。
例如,用于灯光控制、温度控制及交流电动机的调压、调速。
4、变频器把某一频率的交流电变换成另一频率交流电的设备称为变频器。
例如,可控硅中频电源、不间断电源(UPS)、异步电动机变频调速中均含有变频器。
5、无触点功率开关用可控硅可组成无触点功率开关,取代接触器、继电器,用于操作频繁的场合。
例如,可用于控制电动机正反转和防爆、防火的场合。
二、可控硅的结构可控硅是用硅材料制成的半导体器件,它有3种结构形式:螺栓式、平板式和塑料封装式。
三、可控硅的工作原理上图所示的电路做实验说明。
可控硅与灯泡串联经开关S1接到电源Ea上,门极与阴极经开关S2接到电源Eg上。
开关S1、S2皆为双掷开关,可有正、零、反3种位置。
1、电源Ea的正极接阳极A、负极接阴极K,称可控硅承受正向阳极电压。
2、电源Ea的负极接阳极A、正极接阴极K,称可控硅承受反向阳极电压。
3、电源Eg的正极接门极G、负极接阴极K,称可控硅承受正向门极电压。
4、电源Eg的负极接门极G、正极接阴极K,称可控硅承受反向门极电压。
三相交流调压原理三相交流调压原理是指通过调整三相交流电源的电压来控制输出电压的一种电力控制技术。
三相交流调压原理主要基于三相交流电源的特点,即它的电压随时间呈正弦波形式变化。
三相交流电压是由三个相位相差120度的正弦波组成,分别为A相、B相和C 相。
在正弦周期内,每个相位的电压都会从正值达到峰值,然后再回到正值,重复这个过程。
三相交流调压原理通过调整这三个相位的电压,控制输出电压的大小。
三相交流调压原理主要可以通过变压器和可控硅进行实现。
变压器是一种电器设备,通过改变线圈的绕组比例,可以调整输入和输出的电压。
可控硅是一种电子元件,可以根据输入信号的控制来控制电流的通断,从而实现对电压的调节。
在三相交流调压原理中,变压器首先将输入的三相交流电源的电压变成适合的中间值,然后通过可控硅进行进一步的调节。
可控硅根据控制信号的输入,调整通断时间,实现对电压的调节。
当可控硅通电时间增加时,输出电压也会增加;当可控硅断电时间增加时,输出电压会减小。
通过不断调整可控硅的通断时间,可以精确地控制输出电压的大小。
三相交流调压原理的应用非常广泛。
在工业生产中,三相交流调压原理通常用于控制电机的转速和负载的电压,从而实现对机械设备的控制。
在家庭中,三相交流调压原理可以用于调节家用电器的电压,提供适合电器使用的稳定电压。
此外,三相交流调压原理还常用于电力系统的电压调控,以及各种电子设备和仪表的电源供电。
三相交流调压原理的优点是可以实现对输出电压的精确控制,同时调节范围宽,适用于不同场合的需求。
缺点是调压装置成本较高,并且需要进行维护和保养,以确保稳定的输出电压。
综上所述,三相交流调压原理是通过调整三相交流电源的电压来控制输出电压的一种电力控制技术。
它通过变压器和可控硅实现对输出电压的调节,广泛应用于工业生产、家庭用电以及电力系统等领域。
该原理的优点是可以实现对输出电压的精确控制,适用范围广,但也存在成本较高和需要维护保养的缺点。
可控硅的工作原理(带图)可控硅是可控硅整流器的简称。
它是由三个PN结四层结构硅芯片和三个电极组成的半导体器件。
图3-29是它的结构、外形和图形符号可控硅的三个电极分别叫阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。
当器件的阳极接负电位(相对阴极而言)时,从符号图上可以看岀PN结处于反向,具有类似二极管的反向特性。
当器件的阳极上加正电位时(若控制极不接任何电压),在一定的电压范围内,器件仍处于阻抗很高的关闭状态。
但当正电压大于某个电压(称为转折电压)时,器件迅速转变到低阻通导状态。
加在可控硅阳极和阴极间的电压低于转折电压时,器件处于关闭状态。
此时如果在控制极上加有适当大小的正电压(对阴极),则可控硅可迅速被激发而变为导通状态。
可控硅一旦导通,控制极便失去其控制作用。
就是说,导通后撤去栅极电压可控硅仍导通,只有使器件中的电流减到低于某个数值或阴极与阳极之间电压减小到零或负值时,器件才可恢复到关闭状态。
图3-30是可控硅的伏安特性曲线。
图中曲线I为正向阻断特性。
无控制极信号时,可控硅正向导通电压为正向转折电压(U BO);当有控制极信号时,正向转折电压会下降(即可以在较低正向电压下导通),转折电压随控制极电流的增大而减小。
当控制极电流大到一定程度时,就不再出现正向阻断状态了。
曲线H为导通工作特性。
可控硅导通后内阻很小,管子本身压降很低,外加电压几乎全部降在外电路负载上,并流过比较大的负载电流,特性曲线与二极管正向导通特性相似。
若阳极电压减小(或负载电阻增加),致使阳极电流小于维持电流I H时,可控硅从导通状态立即转为正向阻断状态,回到曲线I状态。
曲线山为反向阻断特性。
当器件的阳极加以反向电压时,尽管电压较高,但可控硅不会导通(只有很小的漏电流)。
只有反向电压达到击穿电压时,电流才突然增大,若不加限制器件就会烧毁。
正常工作时,外加电压要小于反向击穿电压才能保证器件安全可靠地工作。
可控硅的重要特点是:只要控制极中通以几毫安至几十毫安的电流就可以触发器件导通,器件中就可以通过较大的电流。
可控硅知识点总结一、可控硅的基本原理1. 可控硅的结构可控硅由四层P-N结构组成,其中包括一个门极、一个阳极和一个阴极。
在无外加电压的情况下,可控硅处于高阻态,不导通。
当给门极施加一个正脉冲,可控硅就会导通。
当导通后,再给门极加一个负脉冲,可控硅仍在导通状态。
只有当可控硅的阳极电流降到零时,它才会恢复到高阻态。
2. 可控硅的触发方式可控硅有两种触发方式:电压触发和电流触发。
电压触发是指在管子上的门偏置电压随着门极电流而变化,当管子上门极电流增加到一定值时,管子就导通了。
电流触发是指管子的门极没有电压,以一定的电流偏置管子,当外加电流增大到一定值时,管子导通。
3. 可控硅的保持电流可控硅导通后,在继续放大触发电流时,在两极没有电压的条件下,管子会保持导通。
只有当阳阳极或阴极电流小于一定值时,管子才能关断。
这一点和二极管是不同的,二极管只要电流一减小,就关断。
二、可控硅的结构特点1. 由于可控硅为四层P-N-P-N结,无论是阻态还是导通状态都相当于引入了一个完整的PNPN结构,可形象地看作两个晶体三极管反并联,并且两个三极管共享一个发射区。
2. 可控硅的触发特性好,只需很小的功率即可对其进行触发,因此特别适用于大功率系统。
同时,可控硅的闭合速度很快,传导损耗小,导通电压降也小。
3. 可控硅在导通状态时,是一个单向导电器件,在阻态时则是一个双向封锁电压的器件。
4. 可控硅的温度稳定性好,一般情况下在温度变化范围内,其电气性能几乎不变。
5. 可控硅的电流承受能力、耐压能力和耐冲击能力都很强,因此适用于各种复杂的工况。
三、可控硅的工作特性1. 可控硅的导通和关断特性可控硅的导通和关断特性是指在不同条件下,可控硅的导通和关断状态的变化规律。
主要包括可控硅的触发电压、导通电流、关断电流等参数。
2. 可控硅的温度特性随着温度的升高,可控硅的导通和关断特性会发生变化。
一般情况下,可控硅的触发电压会随着温度的升高而降低,而导通电流和关断电流则会随着温度的升高而增加。
可控硅功率调节器原理
可控硅功率调节器是一种用于调节交流电的功率输出的装置。
它采用了可控硅(又称晶闸管)作为主要控制元件。
可控硅是一种具有双向导通能力的电子开关,它可以在控制信号的作用下,将交流电进行周期性控制。
可控硅功率调节器的工作原理是利用可控硅的导通和截止特性,通过改变可控硅的触发角来控制电压和电流的输出。
当控制信号为触发脉冲时,可控硅工作于导通状态,使得电压或电流得以通过;当控制信号为截止脉冲时,可控硅工作于截止状态,使得电压或电流无法通过。
可控硅功率调节器由触发电路、保护电路和负载组成。
触发电路通过控制信号的触发脉冲来控制可控硅的导通和截止,从而改变电压或电流的输出。
保护电路用于保护可控硅免受过电流和过压的损害,保证可控硅的正常工作。
负载则是需要输出功率调节的设备或系统。
在实际应用中,可控硅功率调节器可以实现电压调整、电流调整和功率调整。
通过改变控制信号的触发角,可以控制导通时间和截止时间的比例,进而改变电压或电流的幅值,实现对功率的精确调节。
可控硅功率调节器在工业控制、电力调节和变频调速等领域中有着广泛的应用。
. . . . . 资料. .. .
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。 . . . . . 资料. .. .
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。 相位控制方法简单,能连续调节输出电压大小。但输出电压波形非正弦,含有丰富的低次谐波,在异步电机调压调速应用中会引起附加谐波损耗,产生脉动转矩等。 (3)斩波控制 斩波控制利用脉宽调制技术将交流电压波形分割成脉冲列,改变脉冲的占空比即可调节输出电压大小。 斩波控制输出电压大小可连续调节,谐波含量小,基本上克服了相位及通断控制的缺点。由于实现斩波控制的调压电路半周需要实现较高频率的通、断,不能采用晶闸管,须采用高频自关断器件,如GTR、GTO、MOSFET、IGBT等。 实际应用中,采取相位控制的晶闸管型交流调压电路应用最广,本章将分别讨论单相及三相交流调压电路。 . . . .
. 资料. .. .
6.1.1 单相交流调压电路 单相交流调压电路原理图如图6-1所示,其工作情况与负载性质密切相关。 1.电阻性负载 纯电阻负载时交流调压电路输出电压、输出电流波形如图6-3所示。电路工作过程是:在电源电压正半周、移相控制角时刻,触发导通晶闸管VT1,使正半周的交流电压施加到负载电阻上,电流、电压波形相同。当电压过零时,VT1
因电流为零而关断。在控制角为时触发导通VT2,负半周交流电压施加在负载上,当电压再次过零时,VT2因电流为零而关断,完成一个周波的对称输出。
当时,输出电压最大;当时。改变控制角大小可获得大小可调的交流电压输出,其波形为“缺块”正弦波。正因为电压波形有缺损,才改变了输出电压有效值,达到了调压的目的,但也因波形非正弦带来了谐波问题。 交流输出电压有效值U与控制角的关系为
(6-1) . . . . . 资料. .. .
式中 为输入交流电压的有效值。 负载电流有效值为,则交流调压电路输入功率因数为
(6-2) 对图6-3所示电阻负载下输出电压进行谐波分析。由于正、负半波对称,频谱中将不含直流及偶次谐波,其富里叶级数表示为
(6-3) 式中
基波和各次谐波电压有效值为 . . . .
. 资料. .. .
(6-4) 根据式(6-4),可以绘出基波和各次谐波电压标么值随控制角的变化曲线,
其电压基值取为。可以看出,随增大,波形畸变严重,谐波含量增大。由于电阻负载下电流、电压同相位,图6-4关系也适合于电流谐波分析。 综上所述,单相交流调压电路带电阻性负载时,控制角移相围为,晶闸管导通角,输出电压有效值调节围为,可以采用单窄脉冲实现有效控制。 2.电感—电阻性负载 单相交流调压电路带电感—电阻性负载及各处波形如图6-5所示。 由于电感的储能作用,负载电流会在电源电压过零后再延迟一段时间后才能降为零,延迟的时间与负载的功率因数角有关。晶闸管的关断是在电流过零时刻,因此,晶闸管的导通时间不仅与触发控制角有关,还与负载功率
因数角有关,必须根据与的关系分别讨论。 为分析方便,将VT1导通时刻取作时间坐标的原点,这样电源电压可以表达为 (6-5) 在VT1导通的角围,可写出电路方程
(6-6) 在初始条件下,方程解为 . . . .
. 资料. .. .
(6-7) 式中,是负载电流的稳态分量,它滞后于电压一个功率因数角;为以时间常数衰减的自由分量,其初始值与有关;波形如图6-5中所示。
由于时,代入这个边界条件可得
(6-8) 这是一个关于的超越方程,表达了导通角的关系。由于时. . . . . 资料. .. .
意味负载电流连续,时意味断续,因此也表达了电流连续与否的运行状态。根据大小关系,角或电路运行状态不同。 1)当时,利用作参变量,可得不同负载特性下曲线族;如图6-6所示。对于任一阻抗角的负载,当时;当至逐步减小时(不包括这个点),逐步从零增大到接近,负载上电压有效值也从零增大到接近,负载电流断续,输出电压为缺块正弦波,电路有调压功能,如图6-7(a)所示。
2)当时,电流中只有稳态分量,电流正弦、连续,。电路一工作便进入稳态,,输出电压波形正弦,调压电路不起调压作用,处于“失控”状态。此时关系如图6-6中的孤立点所示,波形如图6-7(b)所示。 3) 当且采用窄脉冲触发时,由式(6-8)可解出,即每个晶闸管导通时间将超过半周期。由于反并联的两晶闸管触发脉冲相位严格互差180o,故在到来时VT1仍在导通,其管压降构成对VT2的反向阳极电压,VT2不能导通。而当VT1关断后虽使VT2反偏电压消失,但的窄脉冲也已消失,VT2仍不能导通,造成各个周期只有同一个晶闸管VT1导通的“单管整流”状态,输出电流为单向脉冲波,含有很大直流分量,如图6-7(c)所示。这会对电机、电源变压器之类小电阻、大电感性能负载带来严重危害,此时应考虑改用宽脉冲触发方式。 . . . .
. 资料. .. .
图6-6 时关系 图6-7 不同时波形 4)当且采用宽脉冲触发时,特别是采用后沿固定、前沿可调、最大宽度可达180o的脉冲列触发时,可以保证反并联的两晶闸管均可靠导通,电流波形连续,如图6-7(d)所示。与时不同的是无论触发角多大,晶闸管均在处导通。由于电流连续,无电压调节功能,也处于“失控”状态。 综上所述,交流调压器带电感—电阻负载时,为使电路工作正常,需保证: 1); 2)采用宽度大于60o的宽脉冲或后沿固定、前沿可调、最大宽度可达180o的脉冲列触发。 6.1.2 三相交流调压电路 工业流电源多为三相系统,交流电机也多为三相电机,应采用三相交流调压器实现调压。三相交流调压电路与三相负载之间有多种联接方式,其中以三相Y接调压方式最为普遍。 . . . .
. 资料. .. .
1.Y型三相交流调压电路 图6-9为Y型三相交流调压电路,这是一种最典型、最常用的三相交流调压电路,它的正常工作须满足: 1)三相中至少有两相导通才能构成通路,且其中一相为正向晶闸管导通,另一相为反向晶闸管导通; 2)为保证任何情况下的两个晶闸管同时导通,应采用宽度大于60o的宽脉冲(列)或双窄脉冲来触发; 3)从VT1到VT6相邻触发脉冲相位应互差60o。 为简单起见,仅分析该三相调压电路接电阻性负载(负载功率因数角)时,不同触发控制角下负载上的相电压、电流波形,如图6-10所示。 . . . .
. 资料. .. .
图6-10 Y接三相交流调压电路输出电压、电流波形(电阻负载) 1)时的波形如图6-10(a)所示。当时触发导通VT1,以后每隔60o依次触发导通VT2、VT3、VT4、VT5、VT6。在区间,为正,为负,VT5、VT6、VT2同时导通;在区间,VT6、VT1、VT2同时导通,……。由于任何时刻均有三只晶闸管同时导通,且晶闸管全开放,负载上获得全电压。各相电压、电流波形正弦、三相平衡。 2)时波形如图6-10(b)所示。此时情况复杂,须分子区间分析。 ①:时,变正,VT4关断,但未到位,VT1无法导通,A相负载电压。 ②:时,触发导通VT1;B相VT6、C相VT5均仍承受正向阳极电压保持导通。由于VT5、VT6、VT1同时导通,三相均有电流,此子区间A相负载电压(电源相电压)。 ③: 时,过零,VT5关断;VT2无触发脉冲不导通,三相中仅VT6、VT1导通。此时线电压施加在RA、RB上,故此子区间A相负. . . . . 资料. .. .
载电压。 ④:时,VT2触发导通,此时VT6、VT1、VT2同时导通,此子区间A相负载电压。 ⑤:时,过零,VT6关断;仅VT1、VT2导通,此
子区间A相电压。 ⑥:时,VT3触发导通,此时VT1、VT2、VT3同时导通,此子区间A相电压。 负半周可按相同方式分子区间作出分析,从而可得如图(b)中阴影区所示一
个周波的A相负载电压波形。A相电流波形与电压波形成比例。 3)用同样分析法可得、、时A相电压波形,如图6-10(c)、(d)、(e)所示。时,因,虽VT6、VT1有触发脉冲但仍无法导通,交流调压器不工作,故控制角移相围为(0~150o)。 当三相调压电路接电感负载时,波形分析很复杂。由于输出电压与电流间存在相位差,电压过零瞬间电流不为零,晶闸管仍导通,其导通角不仅与控制角有关,还和负载功率因数角有关。如果负载是异步电动机,其功率因数角还随运行工况而变化。