电力电子技术第6章 交流调压

负载电压的有效值Ud为：
Ud U 1 sin 2 2
负载电流的有效值I0为：
I0 U 1 sin 2 R 2
调压器的功率因数为：
cos 1 sin 2 2
6.1.2 电路接电感性负载时工作过程
电路如图6.5所示。R－L负载是交流调
②当α＝φ时，由式（6-4）可以计算出每个 晶闸管的导通角θ＝180°。此时，每个晶 闸管轮流导通180°，相当于两个晶闸管轮 流被短接，负载电流处于连续状态，输出完 整的正弦波。 ③当α＜φ时，电源接通后，在电源的正半 周，如果先触发V1，则根据式（6-4）可判 断出它的导通角θ＞180°。如果采用窄脉 冲触发，当V1的电流下降为零而关断时， V2的门极脉冲已经消失，V2无法导通。到 了下一周期，V1又被触发导通重复上一周 期的工作，结果形成单向半波整流现象，如 图6.7所示，回路中出现很大的直流电流分 量，无法维持电路的正常工作。
6.2 三相交流调压电路
6.2.1 三相全波相位控制的Y连接调压电路
①三相正（或负）触发脉冲依次间 隔120°，而每一相正、负触发脉冲 间隔180°。 ②为了保证电路起始工作时能两相 同时导通，以及在感性负载和控制角 较大时仍能保持两相同时导通，和三 相全控桥式整流电路一样，要求采用 双脉冲或宽脉冲（大于60°）触发。 ③为了保证输出三相电压对称可调 ，应保持触发脉冲与电源电压同步。
6.1 单相交流调压电路
6.1.1 电路接电阻性负载时的工作过程
图6.3所示为单相交流调压器主 电路图，这种单相交流调压器的主 电路仅由一对反并联的晶闸管或一 只双向晶闸管构成。当电源处于正 半周时，触发V1导通，电源的正半 周施加到负载上；当电源处于负半 周时，触发V2导通，电源负半周便 加到负载上。这样可通过控制晶闸 管在每一个电源周期内的导通角的 大小来调节输出电压的大小。
6.1.2 电路接电感性负载时工作过程
可求得导通角θ与控制角α、 负载阻抗角φ之间的定量关系表 达式为：
sin( ) sin( )e
tan
分别就α＞φ、α＝φ、α＜φ三种 情况来讨论调压电路的工作情况。 ①当α＞φ时，由式（6-4）可以 判断出导通角θ＜180°，正负半 波电流断续。α越大，θ越小，波 形断续愈严重。
6.2 三相交流调压电路
6.2.1 三相全波相位控制的Y连接调压电路
图6.8为Y连接调压电路。通过控 制触发脉冲的相位控制角α，便可以 控制加在负载上的电压的大小。对于 这种不带零线的调压电路，为使三相 电流构成通路，使电流连续，任意时 刻至少要有两个晶闸管同时导通。为 了调节电压，需要控制触发脉冲的相 位角α。为此对触发电路的要求是
6.1.2 电路接电感性负载时工作过程
在电源u的正半周内，晶闸管V1承 受正向电压，当ωt＝α时，触发V1使其 导通，则负载上得到缺α角的正弦半波 电压，由于是感性负载，所以负载电 流i0的变换滞后电压的变化，电流i0不 能突变，只能从零逐渐增大，当电源 电压过零时，电流i0则会滞后一定的相 角减小到零，V1管才能关断，所以在 电源电压过零点后V1继续导通一段时 间，输出电压出现负值。此时晶闸管 的导通角θ大于相同控制角情况下的电 阻性负载的导通角。
6.1.2 电路接电感性负载时工作过程
在电源电压u的负半周，V2 晶闸管承受正向电压，当ωt＝π ＋α时，触发V2使其导通，则负 载上又得到缺α角的正弦负半波 电压。由于负载电感产生感应电 动势阻止电流的变化，所以电流 i0只能反方向从零开始逐渐增大， 当电源电压过零时，电流i0则会 滞后一定的相角减小到零，V2管 才能关断，所以在电源电压过零 点后V2继续导通一段时间，输出 电压出现正值。
6.1 单相交流调压电路
2.周波控制改变输出电压 周波控制采用了“零”触发的控制方式。即晶闸管的触发角为0°， 将负载与电源接通一个或几个完整的工频周期，然后再断开几个工频周期， 即控制一个循环周期内导通的工频周期数，从而控制负载电压的有效值的 大小来达到调压的目的。电路输出电压波形如图6.2所示。 周波控制采用了“零”触发的控制方式几乎不产生谐波污染。但负载 上电压变化剧烈，故不适合异步电机调速，常用于大容量、热惯性时间常 数大的需要调节功率的场合。交流调压，如果按所变换的电源相数不同， 还可分为单相交流调压器和三相交流调压器。
6.1.1 电路接电阻性负载时的工作过程
单相交流调压电路的工作情况与它的负 载性质有关，下面先讨论电阻性负载时的情 况。 采用相控调压，输出电压波形如图6.4所 示，在电源u的正半周内，晶闸管V1承受正 向电压，当ωt=α时，触发V1使其导通，则负 载上得到了缺α角的正弦半波电压，当电源电 压过零时，V1管因电流下降为零而关断。 在电源电压u的负半周，晶闸管V2承受 正向电压，当ωt=α时，触发V2使其导通，则 负载上又得到了缺α角的正弦负半波电压。持 续这样控制，在负载电阻上便得到每半周缺α 角的正弦电压。改变α角的大小，则改变了输 出电压有效值的大小。
第6章 交流调压
本
章
学
习
内
容
6.1 单相交流调压电路
6.2 三相交流调压电路 6.3 交流过零调功电路
6.1 单相交流调压电路
晶闸管组成的交流电压电路的控制方式有以下两种： 1.相位控制改变输出电压 通过控制晶闸管的触发角α的大小从而改变负载接通交 流电压的时间，从而达到调压的目的。这种调压电路的电压 输出波形如图6.1所示。由图可以看出，输出的电压波形不再 是完整的正弦波，因此其谐波分量较大，电路的功率因数会 随着输出电压的降低而降低，但输出交流电的频率不变。这 种交流调压电路的控制方便、体积小、投资省，因此广泛应 用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步 电机调速等。相位控制交流调压又称相控调压，是交流调压 中的基本控制方式，应用最为广泛。