交流調(diào)壓原理—可控硅

1、6.16.1 交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路采用兩單向晶閘管反并聯(lián)(圖 6-1(a)6-1(a)或雙向晶閘(圖 6-1(b),6-1(b),實現(xiàn)對交流電正、 負半周的對稱控制， 達到方便地調(diào)節(jié)輸出交流電壓大小的目的， 或?qū)崿F(xiàn)交流電路的通、斷控制。因此交流調(diào)壓電路可用于異步電動機的調(diào)壓調(diào)速、恒流軟起動，交流負載的功率調(diào)節(jié)，燈光調(diào)節(jié)，供電系統(tǒng)無功調(diào)節(jié)，用作交流無觸點開關(guān)、固態(tài)繼電器等，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。圖 6-16-1 交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路一般有三種控制方式，其原理如圖 6-26-2 所示。IO圖 6-26-2 交流調(diào)壓電路控制方式(1)(1)通斷控制通斷控制是在交流電壓過零時刻導(dǎo)通或關(guān)斷晶閘管，使

2、負載電路與交流電源接通幾個周波，然后再斷開幾個周波，通過改變導(dǎo)通周波數(shù)與關(guān)斷周波數(shù)的比值，實現(xiàn)調(diào)節(jié)交流電壓大小的目的。通斷控制時輸出電壓波形基本正弦，無低次諧波，但由于輸出電壓時有時無，電壓調(diào)節(jié)不連續(xù)，會分解出分數(shù)次諧波。如用于異步電機調(diào)壓調(diào)速，會因電機經(jīng)常處于重合閘過程而出現(xiàn)大電流沖擊，因此很少采用。一般用于電爐調(diào)溫等交流功率調(diào)節(jié)的場合。(2)(2)相位控制與可控整流的移相觸發(fā)控制相似，在交流的正半周時觸發(fā)導(dǎo)通正向晶閘管、負半周時觸發(fā)導(dǎo)通反向晶閘管，且保持兩晶閘的移相角相同，以保證向負載輸出正、負半周對稱的交流電壓波形。相位控制方法簡單，能連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓大小。但輸出電壓波形非正弦，含有豐富

3、的低次諧波，在異步電機調(diào)壓調(diào)速應(yīng)用中會引起附加諧波損耗，產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩等。(3)(3)斬波控制斬波控制利用脈寬調(diào)制技術(shù)將交流電壓波形分割成脈沖列，改變脈沖的占空比即可調(diào)節(jié)輸出電壓大小。同(hl斬波控制輸出電壓大小可連續(xù)調(diào)節(jié)，諧波含量小，基本上克服了相位及通斷控制的缺點。由于實現(xiàn)斬波控制的調(diào)壓電路半周內(nèi)需要實現(xiàn)較高頻率的通、斷，不能采用晶閘管，須采用高頻自關(guān)斷器件，如 GTRGTR、GTOGTO、MOSFETMOSFET、IGBTIGBT 等。實際應(yīng)用中，采取相位控制的晶閘管型交流調(diào)壓電路應(yīng)用最廣，本章將分別討論單相及三相交流調(diào)壓電路。圖邑3 3單相交流調(diào)壓電阻負載時波理6.1.16.1.1 單相

4、交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路原理圖如圖 6-16-1 所示，其工作情況與負載性質(zhì)密切相關(guān)。5 5 . .電阻性負載純電阻負載時交流調(diào)壓電路輸出電壓口。、輸出電流入波形如圖 6-36-3 所示。電路工作過程是：在電源電壓”1 1 正半周、移相控制角 a a 時刻，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管 VT1VT1,使正半周的交流電壓施加到負載電阻上，電流、電壓波形相同。當(dāng)電壓過零時，VT1VT1因電流為零而關(guān)斷。在控制角為(咒+口)時觸發(fā)導(dǎo)通 VT2VT2, ,“1 1 負半周交流電壓施加在負載上，當(dāng)電壓再次過零時，VT2VT2 因電流為零而關(guān)斷，完成一個周波的對稱輸出。當(dāng)空二。時，輸出電壓為一“1 1 最大；當(dāng) 4

5、 4 二開時“廣。改變控制角 4 4 大小可獲得大小可調(diào)的交流電壓輸出，其波形為“缺塊”正弦波。正因為電壓波形有缺損,交流輸出電壓 W W）有效值 U U 與控制角值的關(guān)系為U-sin戲壯祝=L/iJsm2a+6h112TT12TT打（6-16-1）式中 JJ為輸入交流電壓.1.1 的有效值。負載電流，。有效值為=%,則交流調(diào)壓電路輸入功率因數(shù)為PUIU11一水至cos爭=.sin2儀+S卬55廣（6-26-2）對圖 6-36-3 所示電阻負載下輸出電壓場進行諧波分析。由于正、負半波對稱，頻譜中將不含直流及偶次諧波，其富里葉級數(shù)表示為斯(陋)=8$方定+4sin成)才135135(6-3)(6

6、-3)cos(w+l)d-1cos5-l)a-1號一1弘口(同十1)儀一sin(w-l)a(=3,5；7,)月一1才改變了輸出電壓有效值，達到了調(diào)壓的目的,但也因波形非正弦?guī)砹酥C波問題式中鼻=-L(c0s2a-l)2升sin2a-2。？一庖 12開n=q-基波和各次諧波電壓有效值為根據(jù)式（6-46-4）, ,可以繪出基波和各次諧波電壓標么值隨控制角CL的變化曲線，其電壓基值取為11?？梢钥闯觯S&增大，波形畸變嚴重，諧波含量增大。由于電阻負載下電流、電壓同相位，圖 6-46-4 關(guān)系也適合于電流諧波分析。綜上所述，單相交流調(diào)壓電路帶電阻性負載時，控制角&移相范圍為（加，晶閘管

7、導(dǎo)通角 8 8 二開-a-a, ,輸出電壓有效值調(diào)節(jié)范圍為（。11）, ,可以采用單窄脈沖實現(xiàn)有效控制。2 2.電感一電阻性負載單相交流調(diào)壓電路帶電感一電阻性負載及各處波形如圖 6-56-5 所示。由于電感的儲能作用，負載電流。會在電源電壓11 過零后再延遲一段時間后才能降田、一幺丹田衛(wèi)生中二延田一|八為零，延遲的時間與負載的功率因數(shù)角 V V/尺/有關(guān)。晶閘管的關(guān)斷是在電流過零時刻，因此，晶閘管的導(dǎo)通時間 g g 不僅與觸發(fā)控制角 a a 有關(guān)，還與負載功率因數(shù)角伊有關(guān)，必須根據(jù)&與平的關(guān)系分別討論。為分析方便，將 VT1VT1 導(dǎo)通時刻取作時間坐標加工 0 0 的原點，這樣電源電壓

8、可以伽二1.3,7)(6-4)(6-4)圖6-46-4電阻負羲下單相交流調(diào)壓輸出電壓諧波比例U表達為叫二業(yè)“sinsin（加+編（6-56-5）在VTI導(dǎo)通的 g g 角范圍內(nèi)，可寫出電路方程L+Ri=.團、sinsin+ +曲（6-66-6）在初始條件如二 Q Q,則二。下，方程解為=螢+張=F尸乜T就n n（就+2 2- -歹）摳+叫，依+（叫（6-76-7）因也5電感一電阻負載時*單相交流調(diào)壓電路（白）及電壓、電流波形（&）式中，指是負載電流的穩(wěn)態(tài)分量，它滯后于電壓一個功率因數(shù)角中；力為以時間常數(shù)匯二%衰減的自由分量，其初始值與（窗一）有關(guān)；心波形如圖 6-56-5 中所示。由于

9、近二日時川,代入這個邊界條件可得乳口（日+口一切二名腫1 口（01防I I6 6（6-86-8）這是一個關(guān)于s的超越方程，表達了導(dǎo)通角助的關(guān)系。由于 g g 二 7 7 時IB意味負載電流,已連續(xù)，8 8開時意味%斷續(xù)，因此也表達了電流連續(xù)與否的運行狀態(tài)。根據(jù)取中大小關(guān)系，g g 角或電路運行狀態(tài)不同。1 1）當(dāng)不時，利用戶作參變量，可得不同負載特性下 6 6 二（必曲線族；如圖 6-66-6 所示。對于任一阻抗角 5 5 的負載，當(dāng) 4 4 二開時 8 8= =，叫=。；當(dāng)我從開至中逐步減小時（不包括&二 3 3 這個點） ， g g 逐步從零增大到接近孔,負載上電壓有效值 V V

10、也從零增大到接近 81,81,負載電流斷續(xù)，輸出電壓冊為缺塊正弦波，電路有調(diào)壓功能，如圖 6-76-7（a a）所示。2 2）當(dāng)口=3 3 時，弓電流中只有穩(wěn)態(tài)分量幻，電流正弦、連續(xù)，8 8 二開。電路一工作便進入穩(wěn)態(tài)，冊-41,-41,輸出電壓波形正弦，調(diào)壓電路不起調(diào)壓作用，處于“失控”狀態(tài)。此時 8 8 二/33關(guān)系如圖 6-66-6 中 M80M80D D的孤立點所示，波形如圖6-7（b b）所示。3 3）當(dāng)口（113 3 且采用窄脈沖觸發(fā)時，由式（6-86-8）可解出即每個晶閘管導(dǎo)通時間將超過半周期。由于反并聯(lián)的兩晶閘管觸發(fā)脈沖口相位嚴格互差u11800,1800,故在燈到來時 VT1

11、VT1 仍在導(dǎo)通，其管壓降構(gòu)成對 VT2VT2 的反向陽極電壓，VT2VT2ME不能導(dǎo)通。而當(dāng) VT1VT1 關(guān)斷后雖使 VT2VT2 反偏電壓消失，但 V V 的窄脈沖也已消失，VT2VT2 仍不能導(dǎo)通，造成各個周期內(nèi)只有同一個晶閘管 VT1VT1 導(dǎo)通的“單管整流”狀態(tài)，輸出電流為單向脈沖波，含有很大直流分量，如圖 6-76-7（c c）所示。這會對電機、電源變壓器之類小電阻、大電感性能負載帶來嚴重危害，此時應(yīng)考慮改用寬脈沖觸發(fā)方式。圖 6-66-65 53 3 時 8 8 二/依防關(guān)系圖 6-76-7 不同&e e 時 4 4 小波形4)4)當(dāng)口3 且采用寬脈沖觸發(fā)時，特別是采用

12、后沿固定、前沿可調(diào)、最大寬度可達 18001800 的脈沖列觸發(fā)時，可以保證反并聯(lián)的兩晶閘管均可靠導(dǎo)通，電流波形連續(xù)，如圖 6-7(d)6-7(d)所示。與 b 二審時不同的是無論觸發(fā)角&多大，晶閘管均在加二 3處導(dǎo)通。由于電流連續(xù)，。=11 無電壓調(diào)節(jié)功能，也處于“失控”狀態(tài)。綜上所述，交流調(diào)壓器帶電感一電阻負載時，為使電路工作正常，需保證：1)1)5 5；2)2)采用寬度大于 600600 的寬脈沖或后沿固定、前沿可調(diào)、最大寬度可達 18001800 的脈沖列觸發(fā)。6.1.26.1.2 三相交流調(diào)壓電路工業(yè)中交流電源多為三相系統(tǒng)，交流電機也多為三相電機，應(yīng)采用三相交流調(diào)壓器實現(xiàn)調(diào)壓

13、。三相交流調(diào)壓電路與三相負載之間有多種聯(lián)接方式，其中以三相 Y Y接調(diào)壓方式最為普遍。圖6-96-9丫接三相交端調(diào)壓電路時，不同觸發(fā)控制角色下負載上的相電壓、電流波形，如圖 6-106-10 所示。1.Y1.Y 型三相交流調(diào)壓電路圖 6-96-9 為 Y Y 型三相交流調(diào)壓電路，這是一種最典型、最常用的三相交流調(diào)壓電路，它的正常工作須滿足:1 1）三相中至少有兩相導(dǎo)通才能構(gòu)成通路，且其中一相為正向晶閘管導(dǎo)通，另一相為反向晶閘管導(dǎo)通;2 2）為保證任何情況下的兩個晶閘管同時導(dǎo)通，應(yīng)采用寬度大于 600600 的寬脈沖（列）或雙窄脈沖來觸發(fā);3 3）從 VT1VT1 到 VT6VT6 相鄰觸發(fā)脈沖

14、相位應(yīng)互差 600600為簡單起見，僅分析該三相調(diào)壓電路接電阻性負載（負載功率因數(shù)角 3 二）圖 6-10Y6-10Y 接三相交流調(diào)壓電路輸出電壓、電流波形（電阻負載）1 1）時的波形如圖 6-106-10（a a）所示。當(dāng)&二 Q Q 時觸發(fā)導(dǎo)通 VT1VT1,以后每隔 600600a60n3(r(?依次觸發(fā)導(dǎo)通 VT2VT2、VT3VT3、VT4VT4、VT5VT5、VT6VT6。在砂二-6-6?！眳^(qū)間內(nèi)，町、即為正,“g g 為負，VT5VT5、VT6VT6、VT2VT2 同時導(dǎo)通；在=60*120=60*120區(qū)間內(nèi)，VT6VT6、VT1VT1、VT2VT2 同時導(dǎo)通，。由于任

15、何時刻均有三只晶閘管同時導(dǎo)通，且晶閘管全開放，負載上獲得全電壓。各相電壓、電流波形正弦、三相平衡。2 2）tf=30tf=30flfl時波形如圖 6-106-10（b b）所示。此時情況復(fù)雜，須分子區(qū)間分析。倒二或：初二。時，A變正,VT4VT4 關(guān)斷，但glgl 未到位，VT1VT1 無法導(dǎo)通，A相負載電壓4二Q。做二 WTWT：做二班時，觸發(fā)導(dǎo)通 VT1VT1; ;B B 相 VT6VT6、C C 相 VT5VT5 均仍承受正向陽極電壓保持導(dǎo)通。由于VT5VT5、VT6VT6、VT1VT1 同時導(dǎo)通，三相均有電流，此子區(qū)間內(nèi) A A 相負載電壓二（電源相電壓）。初二 6 69 9：加二時，

16、4 4 過零,VT5VT5 關(guān)斷；VT2VT2 無觸發(fā)脈沖不導(dǎo)通，三相中僅 VT6VT6、VT1VT1 導(dǎo)通。此時線電壓削施加在 RARA、RBRB 上，故此子區(qū)間內(nèi) A A 相負載電壓町二%。姮二 90903232。：加二岬時，VT2VT2 觸發(fā)導(dǎo)通，止匕時 VT6VT6、VT1VT1、VT2VT2 同時導(dǎo)通，此子區(qū)間內(nèi) A A相負載電壓的現(xiàn)。械=120M5=120M5：加二 1212時，與過零,VT6VT6 關(guān)斷；僅 VT1VT1、VT2VT2 導(dǎo)通，此子區(qū)間內(nèi) A A 相電壓副二4%。比=150M=150M 附:前=15/=15/時，VT3VT3 觸發(fā)導(dǎo)通，止匕時 VT1VT1、VT2V

17、T2、VT3VT3 同時導(dǎo)通，此子區(qū)間內(nèi) A A 相電壓前一乂。負半周可按相同方式分子區(qū)間作出分析，從而可得如圖（b b）中陰影區(qū)所示一個周波的 A A 相負載電壓”前波形。A A 相電流波形與電壓波形成比例。3 3）用同樣分析法可得 a a=60=60、9090、120120 時A相電壓波形，如圖 6-106-10（C C）、（d d）、（e e）所示。時，因仙，雖 VT6VT6、VT1VT1 有觸發(fā)脈沖但仍無法導(dǎo)通，交流調(diào)壓器不工作，故控制角移相范圍為（0 015001500）。當(dāng)三相調(diào)壓電路接電感負載時，波形分析很復(fù)雜。由于輸出電壓與電流間存在相位差，電壓過零瞬間電流不為零，晶閘管仍導(dǎo)通

18、，其導(dǎo)通角 g g 不僅與控制角 a a 有關(guān)，還和負載功率因數(shù)角陰有關(guān)。如果負載是異步電動機，其功率因數(shù)角還隨運行6.1.36.1.3 其他交流電力控制電路當(dāng)交流調(diào)壓電路采用通斷控制時，還可以實現(xiàn)交流調(diào)功和交流無觸類開關(guān)的功能。1 1 .交流調(diào)功電路采用交流調(diào)壓電路，在交流電壓過零時刻將負載與電源接通幾個周波再斷開幾個周波，實現(xiàn)交流電壓的整周波通斷控制。通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比例，實現(xiàn)負載平均功率的調(diào)節(jié)，稱為交流調(diào)功電路，其控制思想如圖 6-2(a)6-2(a)所示。由于晶閘管導(dǎo)通都在電源電壓過零時刻，這樣負載電壓、電流均為完整正弦波，不會對電網(wǎng)產(chǎn)生高、低次諧波的污染。但是可以以導(dǎo)

19、通與關(guān)斷總時間為周期分解出分數(shù)次諧波來，因而從嚴格意義上講還是有一定的諧波干擾，如圖 6-116-11 為圖 6-2(a)6-2(a)通、斷周波數(shù)下(通二個周波、斷一個周波)電阻性負載中電流頻譜，圖中 4 4 為此次諧波有效值，加為導(dǎo)通時負載電流幅值?？梢钥闯?，電流中不含整數(shù)倍電源頻率的諧波，但含有非整數(shù)倍頻率諧波，且在電源頻率附近非整數(shù)倍頻率諧波含量較大。如前所敘，這種調(diào)功電路主要用于電爐的溫度控制。2 2 .交流無觸點開關(guān)如果將反并聯(lián)的兩單向晶閘管或單只雙向晶閘管串入交流電路，代替機械開關(guān)起接通和關(guān)斷電路的作用，就構(gòu)成了交流無觸點開關(guān)。這種電力電子開關(guān)無觸點，無開關(guān)過程的電弧，響應(yīng)快，其工

20、作頻率比機械開關(guān)高，有很多優(yōu)點。但由于導(dǎo)通時有管壓降，關(guān)斷時有陽極漏電流，因而還不是一種理想的開關(guān)，但已顯示出其廣泛的應(yīng)用前景。交流無觸點開關(guān)主電路與交流調(diào)壓電路相同，但其開通與關(guān)斷是隨機的，可以分為任意接通模式和過零接通模式。前者可在任何時刻使晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，后者只能在交流電源電壓過零時才能觸發(fā)晶閘管，因而有一定開通時延，如 50Hz50Hz 交流電網(wǎng)中，最大開通時延約 10ms10ms。關(guān)斷時，由于晶閘管的掣住特性，不能在觸發(fā)脈沖封鎖時立即關(guān)斷；感性負載又要等到電流過零時才能關(guān)斷，均有一定關(guān)斷時延。圖 6-12(a)6-12(a)是一種簡單交流無觸點開關(guān)。當(dāng)控制開關(guān) K K 閉合時，電源”

21、1 1 正、負半周分別通過二極管 VD1VD1、VD2VD2 和 K K 接通晶閘管 VT1VT1、VT2VT2 的門極，使相應(yīng)晶閘管交替導(dǎo)通。如果 K K 斷開，晶閘管因門極開路而不能導(dǎo)通，相當(dāng)交流電路關(guān)斷。圖 6-126-12 晶閘管交流電力開關(guān)采用雙向晶閘管作交流無觸點開關(guān)電路如圖 6-12(b)6-12(b)所示。在控制開關(guān) K K 閉合時，電源”1 1 正半周雙向晶閘管 VTVT 以 1+1+方式觸發(fā)導(dǎo)通，電源負半周時以田一方式觸發(fā)導(dǎo)通，負載上因此而獲得交流電能。如果 K K 斷開，VTVT 因門極開路而不能導(dǎo)通,負載上電壓為零，相當(dāng)交流開關(guān)斷開。6.26.2 交一交變頻電路交一交變

22、頻電路是一種可直接將某固定頻率交流交換成可調(diào)頻率交流的頻率變換電路，無需中間直流環(huán)節(jié)。 與交一直一交間接變頻相比， 提高了系統(tǒng)變換效率。 又由于整個變頻電路直接與電網(wǎng)相連接，各晶閘管元件上承受的是交流電壓，故可采用電網(wǎng)電壓自然換流，無需強迫換流裝置，簡化了變頻器主電路結(jié)構(gòu)，提高了換流能力。交一交變頻電路廣泛應(yīng)用于大功率低轉(zhuǎn)速的交流電動機調(diào)速轉(zhuǎn)動，交流勵磁變速恒頻發(fā)電機的勵磁電源等。實際使用的交一交變頻器多為三相輸入一三相輸出電路，但其基礎(chǔ)是三相輸入一單相輸出電路，因此本節(jié)首先介紹單相輸出電路的工作原理、觸發(fā)控制、四象限運行特性，輸入、輸出特性等；然后介紹三相輸出電路結(jié)速、輸入、輸出特性及其改善

23、措施；最后對于一種新型的綠色變頻電路一一矩陣式交一交變換器作出介紹，使讀者了解交一交變頻技術(shù)的最新發(fā)展動向。交相輸入一單相輸出交一交變頻電路.基本工作原理交相輸入一單相輸出交一交變頻器原理如圖相晶閘管可控整流橋和單相負載組成。其中圖（a a）接入了足夠大的輸入濾波電感，輸入電流近似矩形波，稱電流型電路；圖（b b）則為電壓型電路，其輸出電壓可為矩形波、亦可通過控制成為正弦波。圖（c c）為圖（b b）電路輸出的矩形波電壓，用以6-136-13 所示，它是由兩組反并聯(lián)的三說明交一交變頻電路的工作原理。當(dāng)正組變流器工作在整流狀態(tài)時、反組封鎖，以實現(xiàn)無環(huán)流控制，負載 Z Z 上電壓。為上（+）、下（

24、-）；反之當(dāng)反組變流器處于整流狀態(tài)而正組封鎖時，負載電壓以為上（-）、下（+）,負載電壓交變。若以一定頻率控制正、反兩組變流器交替工作（切換），則向負載輸出交流電壓的頻率工就等于兩組變流器的切換頻率，而輸出電壓場大小則決定于晶閘管的觸發(fā)角ao圖 6-136-13 三相輸入一單相輸出交一交變頻器原理圖交一交變頻電路根據(jù)輸出電壓波形不同可分為方波型和正弦波型。方波型控制簡單，正、反兩橋工作時維持晶閘管觸發(fā)角&恒定不變，但其輸出波形不好，低次諧波大，用于電動機調(diào)速傳動時會增大電機損耗，降低運行效率，特別增大轉(zhuǎn)矩脈動，很少采用。因此以下僅討論正弦型交一交變頻電路。.工作狀態(tài)三相一單相正弦型交一

25、交變頻電路如圖 6-146-14 所示，它由兩個三相橋式可控整流電路構(gòu)成。如果輸出電壓的半周期內(nèi)使導(dǎo)通組變流器晶閘管的觸發(fā)角變化，如從二=90o=90o 逐漸減小到 4 4 二?，然后再逐漸增大到我=90o,=90o,則相應(yīng)變流器輸出電壓的平均值就可以按正弦規(guī)律從零變到最大、再減小至零，形成平均意義上的正弦波電壓波形輸出，如圖 6-166-16 中所示?？梢钥闯觯敵鲭妷旱乃矔r值波形不是平滑的正弦波，而是由片段電源電壓波形拼接而成。在一個輸出周期中所包含的電源電壓片段數(shù)越多，波形就越接近正弦，通常要采用六脈波的三相橋式電路或十二脈波變流電路來構(gòu)成交一交變頻器。圖 6-146-14 三相一單相交

26、一交變頻電路在無環(huán)流工作方式時，變頻電路正、反兩組變流器輪流向負載供電。為了分析兩組變流器的工作狀態(tài)，忽略輸出電壓、電流中的高次諧波，因此可將圖 6-146-14 電路等效成圖 6-15(a)6-15(a)所示理想形式，其中交流電源表示變流器輸出的基波正弦電壓，二極管體現(xiàn)電流的單向流動特征，負載 Z Z 為感性，負載阻抗(功率因數(shù))角為胃。fjfj4圖 6-15(b)6-15(b)給出了一個周期內(nèi)負載電壓、負載電流波形，正、反兩組變和電流 77%以及正、反兩組變流器的工作狀態(tài)。如圖所示，在負載電流的正半周卜切區(qū)間，正組變流器導(dǎo)通，反組變流器被封鎖。在（占;占）區(qū)間，正組變流器導(dǎo)通后輸出電壓、電

27、流均為正，故正組變流器向外輸出功率，工作于整流狀態(tài)；在（，；）區(qū)間，負載電流方向不變，仍是正組變流器導(dǎo)通，輸出電壓卻反了向，因此負載向正組變流器反饋功率，正組變流器工作于逆變狀態(tài)。在（占%）區(qū)間，負載電流反向，反組變流器導(dǎo)通、正組變流器被封鎖，負載電壓、電流均為負，故反組變流器處于整流狀態(tài)。在（）區(qū)間，電流方向不變，仍為反組導(dǎo)通，但輸出電壓反向，反組變流器工作在逆變狀態(tài)。從以上分析可知，交一交變頻電路中，正、反組變流器的導(dǎo)通由電流方向來決定，與電壓極性無關(guān)；每組變流器的工作狀態(tài)（整流或逆變），則是由輸出電壓與電流是否同極性來決定。.輸出電壓波形正弦型交一交變頻電路實際輸出電壓波形如圖 6-16

28、6-16 所示，圖（a a）（d d）分別表示了正、反組變流器不同工作狀態(tài)。圖（a a）表示正組變流器工作，A A 點處其晶閘管觸發(fā)角%二,平均電壓&最大。隨著 4 4 的增大，1010 值減小，當(dāng)=%時,廣。半周內(nèi)平均輸出電壓如圖中虛線所示，為一正弦波。由于整流電壓波形上部包圍的面積比下部面積大，總的功率為正，從電源供向負載，此時正組變流器工作在整流狀態(tài)。圖（b b）仍為正組變流器工作，但觸發(fā)角斗在為坊間變化，變流器輸出平均電壓為負值。由于整流電壓波形下部包圍的面積比上部大，總的功率為負,從負載流向電源，此時正組變流器工作在逆變狀態(tài)。圖（c c）、（d d）為反組變流器工作。當(dāng)其觸發(fā)

29、角0號女的變化范圍（調(diào)制深度），使它們在/2范圍內(nèi)調(diào)節(jié),輸出平均電壓正弦波幅值也會改變，從而達到調(diào)壓目的。由此得出結(jié)論：正弦波交一交變頻電路是由兩組反并聯(lián)的可控整流器組成，運行中正、反兩組變流器的 a a 角要不斷加以調(diào)制，使輸出電壓為正弦波；同時，正、反組變流器也需按規(guī)定頻率不停地進行切換，以輸出頻率可變交流。流器的電壓%時，反組變流器處于整流狀態(tài)，總的功率由電源輸向負載；當(dāng)時，反組變流器處于逆變狀態(tài),負載將向電源反饋功率。上痣，時如果改變-.輸入、輸出特性(1)(1)輸出頻率上限交一交變頻電路輸出電壓是由多段電源電壓片段“拼湊”而成。一個輸出周期內(nèi)拼接的電源電壓段數(shù)越多， 輸出電壓波形越接

30、近正弦。 當(dāng)輸出頻率增高時， 輸出電壓一周內(nèi)所包含的電源電壓段數(shù)減少，波形將嚴重偏離正弦，致使輸出電力諧波增加，因而限制了最高輸出頻率。由于每段電源電壓的平均持續(xù)時間決定于變流電路的脈波數(shù)，增加構(gòu)成交一交變頻電路的兩組變流器脈波數(shù)可改善輸出波形，提高輸出頻率上限。常用 6 6 脈波三相橋式變頻電路的上限頻率不能高于電網(wǎng)頻率的%),約 20Hzo20Hzo(2)(2)輸入功率因數(shù)由于交一交變頻電路采用移相觸發(fā)控制，晶閘管換流時需要從電網(wǎng)吸收感性無功，致使不論負載功率因數(shù)是領(lǐng)先還是滯后，輸入功率因數(shù)總是滯后。在正弦波交一交變頻電路余弦交點法移相觸發(fā)控制中， 期望輸出的理想正弦電壓為/也可 1 1”

31、呼,每次觸發(fā)時該觸發(fā)角 q q 下輸出電壓為時整流電壓。當(dāng) 4 4 一1 1 時可以確定出COSOCOSO；= =(6-11(6-11) )其中曲為輸出電壓比，它是一個影響輸入功率因數(shù)的重要因素。圖 6-196-19 給出了不同y下，交一交變頻電路輸出電壓在。$二02的一個周期內(nèi)移相觸發(fā)角儀的變化規(guī)律，它反映了輸入功率因數(shù)的變化。，越小，輸出電壓越低，半周期內(nèi)&平均值越接近 90o,90o,位移因數(shù)或功率因數(shù)就越低。圖 6-206-20 則給出輸入功率因數(shù)與負載功率因數(shù)間關(guān)系?？梢钥闯觯词关撦d功率圖 6-196-19 不同 Y Y 下，冰網(wǎng)關(guān)系圖 6-206-20 輸入、輸出功率因數(shù)

32、間關(guān)系因數(shù)為 i i 且滿電壓輸出(y=D,輸入功率因數(shù)也低于 1 1。隨著負載功率因數(shù)的降低和輸出電壓比，的減小，輸入功率因數(shù)將會更低。(3)(3)輸出電壓諧波交一交變頻電路輸出電壓諧波成分非常復(fù)雜，和輸入頻率/、輸出頻率工、電路脈波數(shù)均有關(guān)。采用三相橋式變流器的單相交一交變頻電路輸出電壓中主要諧波頻率為6點工,6廬匕6伊力士力33j12世力:等等，包含有 3 3 次諧波，它們在構(gòu)成三相輸出時會被抵消。如若采用無環(huán)流控制時，由于確保正、反兩橋安全切換所需死區(qū)的影響，還將出現(xiàn)5力,等次諧波。(4)(4)輸入電流諧波由于交一交變頻電路輸入電流波形及幅值均按正弦規(guī)律被調(diào)制，和可控整流電路相比，其輸入電流頻譜要復(fù)雜得多。采用三相橋式變換器的單相交一交變頻電路的輸入電流頻率為4匠土口;二孩(6-12(6-12) )和4二J2濟(6-13(6-13) )式中上二123*；/=。2。三相輸入一