单相可控调压电路 晶闸管交流开关和交流调压电路x

第十四讲 教案

晶闸管交流开关和交流调压电路

教学目标：

1、了解简单交流开关的基本形式。

2、了解单相交流调功器的原理。

3、掌握单相交流调压电路原理。

教学重点：

1．单相交流调压电路原理

教学难点：

1、单相交流调功器的原理。

教学方法： 讲授法

教学时间： 90 分钟

试讲教材：电力电子技术（第 2 版） 张涛等编 北京：电子工业出版社 2009

教学步骤：

一、导入

同学们现在先回顾上一节的知识， 学习了三相逆变器和脉宽调制型逆变电路。

　负载中点和电源中点间电压负载三相对称。 于是负载已知时，可由uUN波形求

出 iU 波形。一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。期望的逆变器输出 是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作 N等分。然后把每一等分的正弦 曲线与横轴弦波的负半周也可用相同的方法来等效。所期望的逆变器输出 SPWM 波形，由于各脉冲的幅值相等， 所以逆变器可由恒定的直流电源供电， 也就是说， 这种交一直一交变频器中的整流器采用不可控的二极管整流器就可以了。

二、新课讲授

§7.1 交流变换电路

? 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。

? 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。

7.1.1 简单交流开关及应用

1.单只普通晶闸管交流开关

?图1为只用一只普通晶闸管构成的交流开关电路， 该电路包含一个由二极 管组成的整流桥。晶闸管只受正压，不受反压。其缺点是由于串联元件多， 其压降损耗较大。

c

图1单只普通晶闸管交流开关

普通晶闸管反并联的交流开关

?图2为普通晶闸管反并联构成的交流开关。

　当S闭合时，两只晶闸管均以 管子本身的阳极电压作为触发电压进行触发， 具有强触发性质，即使对触 发电流很大的管子也能可靠触发。

　随着交流电源的交变，两个晶闸管轮流 导通，负载上得到的基本上是正弦电压。

图2晶闸管反并联的交流开关

第3页

采用光耦合器的交流开关电路

?如图3所示为采用光耦合器的交流开关电路。主电路由两只晶闸管 VT1、

VT2和两只二极管VD1 VD2组成。

?当控制信号未接通时，1、2端没有信号。B光耦合器中的光敏管截止，晶 体管VT处于导通状态，晶闸管门极电路被晶体管VT旁路，因而VT1 VT2 晶闸管处于截止状态，负载未接通。

?当1、2端接入控制信号时，B光耦合器中的光敏管导通，晶体管V截止， VT1、VT2晶闸管控制极得到触发电压而导通，主回路被接通。电源正半 波时（例如、V）路为一VT1— VD2。电源负半波时（、），通路为 ――VT2- VD—。负载上得到交流电压。因而只要控制光耦合器的通 /断 就能方便地控制电路的通/断，进而在负载上获得完整的交流电压。

VU2

V

U

2

7.2 由过零触发开关电路组成的单相交流调功器 1.过零触发的概念

?前述可控整流和有源逆变电路都采用移相触发控制， 这种触发方式使得电 路输出为缺角的正弦波，包含大量的高次谐波。为了弥补这种不足，可采

用过零触发或称零触发。过零触发是指在正弦交流电压过零时， 触发晶闸 管，使晶闸管或者处于全导通或者处于全阻断， 使负载得到完整的正弦波。

2.交流调功器（周波控制器）的工作原理

?交流过零触发开关电路就是利用零触发方式来控制晶闸管的导通与关断。

　交流零触发开关使电路在电压为零或零附近瞬间接通， 利用管子电流小于

维持电流使管子自行关断，这种开关对外界的电磁干扰最小。

? 3.零触发的两种工作模式

1)全周波连续式2)全周波断续式u 4k囲全周》过Stt绝

1)

全周波连续式

2)

全周波断续式

u 4k

囲全周》过Stt绝H电E滅 政全周液S续式）

7.3 交流调压电路

7.3.1 单相交流调压电路 1.电阻性负载

1）电路

?若正、负半周以同样的移相角触发 角而改变，实现交流调压。VT1和VT2,则负载电压有效值可以随uR

?若正、负半周以同样的移相角触发 角而改变，实现交流调压。

VT1和VT2,则负载电压有效值可以随

u

R

VT i

图10单相交流调压器主电路

2）波形* 3）公式晶闸管电流平均值晶闸管电流有效值I

2）波形

* 3）公式

晶闸管电流平均值

晶闸管电流有效值

I =—

2jt

R 2 nJ?

负载电阻电压的有效值

负敦巨阻电流的有效值

功率因数

控制角的移相范

三、总结

本次课程我们学习了简单交流开关的基本形式，单相交流调功器的原理和单 相交流调压电路原理。单相交流调压有如下特点：① 电阻性负载时，负载电流

波形与单相桥式可控整流交流侧波形一致。改变控制角可以连续改变负载电压有 效值，达到交流调压的目的。单相交流调压的触发电路完全可以套用整流触发电 路。②电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当时 a ＜①，会产生很大的直

流电流分量，烧毁熔断器或晶闸管。③ 电感性负载时，最小控制角 a minv①

（阻抗角）。所以的移相范围为 ①~180 ，电阻性负载时，移相范围是0--180。

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