交流電力控制電路和交交變頻電路

交流電力控制電路和交交變頻電路第1頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月第4章交流電力控制電路和

交交變頻電路概述4.1交流調(diào)壓電路4.1.1單相交流調(diào)壓電路4.1.2三相交流調(diào)壓電路4.2其他交流電力控制電路4.2.1交流調(diào)功電路4.2.2交流電力電子開關(guān)4.3交交變頻電路4.3.1單相交交變頻電路4.3.2三相交交變頻電路4.4矩陣式變頻電路本章小結(jié)第2頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月概述交流-交流變流電路——一種形式的交流變成另一種形式交流的電路，可改變相關(guān)的電壓、電流、頻率和相數(shù)等交流電力控制電路——只改變電壓、電流或控制電路的通斷，不改變頻率交流調(diào)壓電路——相位控制（或斬控式），4.1節(jié)交流調(diào)功電路及交流無觸點開關(guān)——通斷控制，4.2節(jié)變頻電路——改變頻率，大多不改變相數(shù)交交變頻電路——直接把一種頻率的交流變成另一種頻率或可變頻率的交流，直接變頻電路

1.晶閘管交交變頻電路，4.3節(jié)

2.矩陣式變頻電路，4.4節(jié)交直交變頻電路——先把交流整流成直流，再把直流逆變成另一種頻率或可變頻率的交流,間接變頻電路，8.1節(jié)■3第3頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1交流調(diào)壓電路交流電力控制電路的結(jié)構(gòu)及類型兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，控制晶閘管就可控制交流電力交流調(diào)壓電路——每半個周波控制晶閘管開通相位，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值交流調(diào)功電路——以交流電的周期為單位控制晶閘管通斷，改變通斷周期數(shù)的比，調(diào)節(jié)輸出功率的平均值交流電力電子開關(guān)——并不著意調(diào)節(jié)輸出平均功率，而只是根據(jù)需要接通或斷開電路.■4第4頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路的應(yīng)用：燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制）異步電動機軟起動異步電動機調(diào)速供用電系統(tǒng)對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)在高壓小電流或低壓大電流直流電源中，用于調(diào)節(jié)變壓器一次電壓■5第5頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1單相交流調(diào)壓電路1．電阻負(fù)載工作原理：在u1的正半周和負(fù)半周，分別對VT1和VT2的開通角a進行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓正負(fù)半周a起始時刻（a=0）均為電壓過零時刻，穩(wěn)態(tài)時，正負(fù)半周的a

相等負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流（也即電源電流）和負(fù)載電壓的波形相同圖4-1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形(顯示放大圖）■6第6頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1單相交流調(diào)壓電路數(shù)量關(guān)系負(fù)載電壓有效值(4-1)

負(fù)載電流有效值(4-2)

晶閘管電流有效值(4-3)

功率因數(shù)(4-4)

圖4-1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形(顯示放大圖）■7第7頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1單相交流調(diào)壓電路輸出電壓與a的關(guān)系:移相范圍為0≤a≤π。a=0時，輸出電壓為最大，Uo=U1。隨a的增大，Uo降低，a=π時，Uo=0。λ與a的關(guān)系：

a=0時，功率因數(shù)λ=1，a增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，λ降低■8第8頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1單相交流調(diào)壓電路2．阻感負(fù)載

阻感負(fù)載時a的移相范圍負(fù)載阻抗角：j=arctan(wL/R)

晶閘管短接，穩(wěn)態(tài)時負(fù)載電流為正弦波，相位滯后于u1的角度為j

在用晶閘管控制時，只能進行滯后控制，使負(fù)載電流更為滯后，而無法使其超前

a=0時刻仍定為u1過零的時刻，a的移相范圍應(yīng)為j≤a≤π圖4-2阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形顯示放大圖■9第9頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1單相交流調(diào)壓電路阻感負(fù)載時的工作過程分析

在ωt=a時刻開通VT1，負(fù)載電流滿足 (4-5)解方程得(4-6)

式中 ,θ為晶閘管導(dǎo)通角 利用邊界條件：ωt=a+θ時io=0,可求得θ： (4-7)VT2導(dǎo)通時，上述關(guān)系完全相同，只是io極性相反，相位差180°圖4-3單相交流調(diào)壓電路以a為參變量的θ和a關(guān)系曲線顯示放大圖■10第10頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月

數(shù)量關(guān)系

負(fù)載電壓有效值

(4-8)

晶閘管電流有效值

(4-9)4.1.1單相交流調(diào)壓電路■11第11頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載電流有效值

(4-10)

IVT的標(biāo)么值

(4-11)圖4-4單相交流調(diào)壓電路a為參變量時IVTN和a關(guān)系曲線(顯示放大圖）4.1.1單相交流調(diào)壓電路■12第12頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月a<j

時的工作情況

VT1提前導(dǎo)通，L被過充電，放電時間延長，VT1的導(dǎo)通角超過π觸發(fā)VT2時，

io尚未過零，VT1仍導(dǎo)通，VT2不通io過零后，VT2開通，VT2導(dǎo)通角小于π方程式(4-5)和(4-6)所得io表達式仍適用，只是a≤ωt<∞過渡過程和帶R-L負(fù)載的單相交流電路在ωt=a(a<j)時合閘的過渡過程相同

io由兩個分量組成：正弦穩(wěn)態(tài)分量、指數(shù)衰減分量4.1.1單相交流調(diào)壓電路■13第13頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月衰減過程中，VT1導(dǎo)通時間漸短，VT2的導(dǎo)通時間漸長穩(wěn)態(tài)的工作情況和a=j時完全相同圖4-5a<j時阻感負(fù)載交流調(diào)壓電路工作波形(顯示放大圖）4.1.1單相交流調(diào)壓電路■14第14頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1單相交流調(diào)壓電路4．?dāng)乜厥浇涣髡{(diào)壓電路 一般采用全控型器件作為開關(guān)器件工作原理基本原理和直流斬波電路有類似之處u1正半周，用V1進行斬波控制，V3提供續(xù)流通道u1負(fù)半周，用V2進行斬波控制，V4提供續(xù)流通道設(shè)斬波器件（V1或V2）導(dǎo)通時間為ton，開關(guān)周期為T，則導(dǎo)通比a=ton/T，改變a可調(diào)節(jié)輸出電壓■15第15頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1單相交流調(diào)壓電路特性電源電流的基波分量和電源電壓同相位，即位移因數(shù)為1電源電流不含低次諧波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波功率因數(shù)接近1圖4-7斬控式交流調(diào)壓電路(顯示放大圖）圖4-8電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形(顯示放大圖）■16第16頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2三相交流調(diào)壓電路根據(jù)三相聯(lián)結(jié)形式的不同，三相交流調(diào)壓電路具有多種形式圖4-9三相交流調(diào)壓電路a)星形聯(lián)結(jié)

b)線路控制三角形聯(lián)結(jié)c)支路控制三角形聯(lián)結(jié)

d)中點控制三角形聯(lián)結(jié)(顯示放大圖）■4.2其他交流電力控制電路17第17頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2三相交流調(diào)壓電路（自學(xué)）1．星形聯(lián)結(jié)電路

可分為三相三線和三相四線兩種情況三相四線基本原理：相當(dāng)于三個單相交流調(diào)壓電路的組合，三相互相錯開120°工作?；ê?倍次以外的諧波在三相之間流動，不流過零線問題：三相中3倍次諧波同相位，全部流過零線。零線有很大3倍次諧波電流。a=90°時，零線電流甚至和各相電流的有效值接近■18第18頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2三相交流調(diào)壓電路（自學(xué)）

三相三線，電阻負(fù)載時的情況

任一相導(dǎo)通須和另一相構(gòu)成回路電流通路中至少有兩個晶閘管，應(yīng)采用雙脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)觸發(fā)脈沖順序和三相橋式全控整流電路一樣，為VT1~VT6,依次相差60°

相電壓過零點定為a的起點，a角移相范圍是0°~150°■19第19頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2三相交流調(diào)壓電路

（自學(xué)）(1)0°≤a<60°：三管導(dǎo)通與兩管導(dǎo)通交替，每管導(dǎo)通180°－a

。但a=0°時一直是三管導(dǎo)通(2)60°≤a<90°：兩管導(dǎo)通，每管導(dǎo)通120°(3)90°≤a<150°：兩管導(dǎo)通與無晶閘管導(dǎo)通交替，導(dǎo)通角度為300°－2a圖4-10不同a角時負(fù)載相電壓波形a)a=30°b)a=60°c)a=120°(顯示放大圖）■20第20頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2三相交流調(diào)壓電路（自學(xué)）典型用例——晶閘管控制電抗器（ThyristorControlledReactor—TCR）a移相范圍為90°~180°控制a角可連續(xù)調(diào)節(jié)流過電抗器的電流，從而調(diào)節(jié)無功功率配以固定電容器，就可在從容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率，稱為靜止無功補償裝置(StaticVarampensator—SVC），用來對無功功率進行動態(tài)補償，以補償電壓波動■21第21頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-11晶閘管控制電抗器(TCR)電路(顯示放大圖）圖4-12TCR電路負(fù)載相電流和輸入線電流波形a)a=120°b)a=135°c)a=160°(顯示放大圖）4.1.2三相交流調(diào)壓電路（自學(xué)）■22第22頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2其他交流電力控制電路以交流電源周波數(shù)為控制單位——交流調(diào)功電路對電路通斷進行控制——交流電力電子開關(guān)■23第23頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同電路形式完全相同控制方式不同：將負(fù)載與電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，改變通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率應(yīng)用常用于電爐的溫度控制因其直接調(diào)節(jié)對象是電路的平均輸出功率，所以稱為交流調(diào)功電路■24第24頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1交流調(diào)功電路控制對象時間常數(shù)很大，以周波數(shù)為單位控制即可通常晶閘管導(dǎo)通時刻為電源電壓過零的時刻，負(fù)載電壓電流都是正弦波，不對電網(wǎng)電壓電流造成通常意義的諧波污染電阻負(fù)載時的工作情況控制周期為M倍電源周期，晶閘管在前N個周期導(dǎo)通，后M－N個周期關(guān)斷■25第25頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1交流調(diào)功電路當(dāng)M=3、N=2時的電路波形如圖4-13負(fù)載電壓和負(fù)載電流（也即電源電流）的重復(fù)周期為M倍電源周期圖4-13交流調(diào)功電路典型波形(M=3、N=2)(顯示放大圖）■26第26頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2交流電力電子開關(guān)晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路：作用：代替機械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用優(yōu)點：響應(yīng)速度快，無觸點，壽命長，可頻繁控制通斷與交流調(diào)功電路的區(qū)別:并不控制電路的平均輸出功率通常沒有明確的控制周期，只是根據(jù)需要控制電路的接通和斷開控制頻度通常比交流調(diào)功電路低得多■27第27頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2交流電力電子開關(guān)晶閘管投切電容器（ThyristorSwitchedCapacitor—TSC）對無功功率控制，可提高功率因數(shù)，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，改善供電質(zhì)量性能優(yōu)于機械開關(guān)投切的電容器

結(jié)構(gòu)和原理圖4-15基本原理圖（單相）實際常用三相，可三角形聯(lián)結(jié)，也可星形聯(lián)結(jié)圖4-15TSC基本原理圖a)基本單元單相簡圖b)分組投切單相簡圖(顯示放大圖）■28第28頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2交流電力電子開關(guān)兩個反并聯(lián)的晶閘管起著把C并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)斷開的作用（圖4-15a）串聯(lián)電感很小，用來抑制電容器投入電網(wǎng)時的沖擊電流實際工程中，為避免電容器組投切造成較大沖擊，一般把電容器分成幾組（圖4-15b），可根據(jù)電網(wǎng)對無功的需求而改變投入電容器的容量

TSC實際上為斷續(xù)可調(diào)的動態(tài)無功功率補償器圖4-15TSC基本原理圖基本單元單相簡圖分組投切單相簡圖(顯示放大圖）■29第29頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2交流電力電子開關(guān)

晶閘管投切

選擇晶閘管投入時刻的原則：該時刻交流電源電壓和電容器預(yù)充電電壓相等，這樣電容器電壓不會產(chǎn)生躍變，就不會產(chǎn)生沖擊電流理想情況下，希望電容器預(yù)充電電壓為電源電壓峰值，這時電源電壓的變化率為零，電容投入過程不但沒有沖擊電流，電流也沒有階躍變化圖4-16TSC理想投切時刻原理說明(顯示放大圖）■30第30頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2交流電力電子開關(guān)（自學(xué)）TSC電路也可采用晶閘管和二極管反并聯(lián)的方式由于二極管的作用，在電路不導(dǎo)通時uC總會維持在電源電壓峰值成本稍低，但響應(yīng)速度稍慢，投切電容器的最大時間滯后為一個周波圖4-17晶閘管和二極管反并聯(lián)方式的TSC(顯示放大圖）■31第31頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3交交變頻電路本節(jié)講述：晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器(Cycloconvertor)或循環(huán)換流器交交變頻電路——把恒定電壓、恒定頻率的交流電源直接變換成可變電壓、可變頻率的交流電，屬于直接變頻電路廣泛用于大功率交流電動機調(diào)速傳動系統(tǒng)，實用的主要是三相輸出交交變頻電路■32第32頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路1．電路構(gòu)成和基本工作原理電路構(gòu)成：如圖4-18，由P組和N組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，和直流電動機可逆調(diào)速用的四象限變流電路完全相同。變流器P和N都是相控整流電路圖4-18單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形(顯示放大圖）■33第33頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路工作原理P組工作時，負(fù)載電流io為正N組工作時，io

為負(fù)兩組變流器按一定的頻率交替工作，負(fù)載就得到該頻率的交流電改變兩組變流器的切換頻率，就可改變輸出頻率wo改變變流電路的控制角a，就可以改變交流輸出電壓的幅值■34第34頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路為使uo波形接近正弦波，可按正弦規(guī)律對a角進行調(diào)制在半個周期內(nèi)讓P組a角按正弦規(guī)律從90°減到0°或某個值，再增加到90°，每個控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增至最高，再減到零。另外半個周期可對N組進行同樣的控制uo由若干段電源電壓拼接而成，在uo的一個周期內(nèi)，包含的電源電壓段數(shù)越多，其波形就越接近正弦波■4.4矩陣式變頻電路35第35頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）2．整流與逆變工作狀態(tài)阻感負(fù)載為例把交交變頻電路理想化，忽略變流電路換相時uo的脈動分量，就可把電路等效成圖4-19a所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)設(shè)負(fù)載阻抗角為j，則輸出電流滯后輸出電壓j角兩組變流電路采取無環(huán)流工作方式，即一組變流電路工作時，封鎖另一組變流電路的觸發(fā)脈沖■36第36頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-19理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)(顯示放大圖）

工作狀態(tài)

t1~t3期間：io正半周，正組工作，反組被封鎖

t1~t2：

uo和io均為正，正組整流，輸出功率為正

t2~t3

：

uo反向，io仍為正，正組逆變，輸出功率為負(fù)4.3.1單相交交變頻電路■（自學(xué)）37第37頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）

t3~t5期間：

io負(fù)半周，反組工作，正組被封鎖

t3~t4

：uo和io均為負(fù)，反組整流，輸出功率為正

t4~t5

：uo反向，

io仍為負(fù)，反組逆變，輸出功率為負(fù)哪一組工作由io方向決定，與uo極性無關(guān)工作在整流還是逆變，則根據(jù)uo方向與io方向是否相同確定工作狀態(tài)圖4-19理想化交交變頻電路的整流和逆變工作狀態(tài)(顯示放大圖）■38第38頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-20單相交交變頻電路輸出電壓和電流波形(顯示放大圖）考慮無環(huán)流工作方式下io過零的死區(qū)時間，一周期可分為6段第1段：io<0，uo>0，反組逆變第4段：io>0，uo<0，正組逆變第2段：電流過零，為無環(huán)流死區(qū)第5段：又是無環(huán)流死區(qū)第3段：io>0，uo>0，正組整流第6段：io<0，uo<0，為反組整流4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）■39第39頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月uo和io的相位差90°時，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為正，電動機工作在電動狀態(tài)當(dāng)二者相位差90°時，一周期內(nèi)電網(wǎng)向負(fù)載提供能量的平均值為負(fù)，電網(wǎng)吸收能量，電動機為發(fā)電狀態(tài)4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）■40第40頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）3．輸出正弦波電壓的調(diào)制方法

介紹最基本的、廣泛使用的余弦交點法設(shè)Ud0為a=0時整流電路的理想空載電壓，則有 (4-15)每次控制時a角不同，

uo表示每次控制間隔內(nèi)uo的平均值期望的正弦波輸出電壓為

(4-16)

比較式(4-15)和(4-16)，應(yīng)使

(4-17)g稱為輸出電壓比：■41第41頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）余弦交點法基本公式 (4-18)余弦交點法圖解線電壓uab、uac

、ubc

、uba

、uca和ucb依次用u1~u6表示相鄰兩個線電壓的交點對應(yīng)于a=0圖4-21余弦交點法原理(顯示放大圖）■42第42頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）u1~u6所對應(yīng)的同步信號分別用us1~us6表示us1~us6比相應(yīng)的u1~u6超前30°，us1~us6的最大值和相應(yīng)線電壓a=0的時刻對應(yīng)以a=0為零時刻，則us1~us6為余弦信號希望輸出電壓為uo，則各晶閘管觸發(fā)時刻由相應(yīng)的同步電壓us1~us6的下降段和uo的交點來決定圖4-21余弦交點法原理(顯示放大圖）■43第43頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）不同g

時，在uo一周期內(nèi)，a隨wot變化的情況。圖中，g較小，即輸出電壓較低時，a只在離90°很近的范圍內(nèi)變化，電路的輸入功率因數(shù)非常低圖4-22不同g時a和wot的關(guān)系(顯示放大圖）■44第44頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）4．輸入輸出特性1)

輸出上限頻率

輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所含電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重電壓波形畸變及其導(dǎo)致的電流波形畸變和轉(zhuǎn)矩脈動是限制輸出頻率提高的主要因素就輸出波形畸變和輸出上限頻率的關(guān)系而言，很難確定一個明確的界限

當(dāng)采用6脈波三相橋式電路時，輸出上限頻率不高于電網(wǎng)頻率的1/3~1/2。電網(wǎng)頻率為50Hz時，交交變頻電路的輸出上限頻率約為20Hz■45第45頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.1單相交交變頻電路（自學(xué)）2)輸入功率因數(shù)輸入電流相位滯后于輸入電壓，需要電網(wǎng)提供無功功率一周期內(nèi)，a角以90°為中心變化輸出電壓比g越小，半周期內(nèi)a的平均值越靠近90°負(fù)載功率因數(shù)越低，輸入功率因數(shù)也越低不論負(fù)載功率因數(shù)是滯后的還是超前的，輸入的無功電流總是滯后圖4-23單相交交變頻電路的功率因數(shù)(顯示放大圖）■46第46頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）交交變頻電路主要應(yīng)用于大功率交流電機調(diào)速系統(tǒng)，使用的是三相交交變頻電路由三組輸出電壓相位各差120°的單相交交變頻電路組成1．電路接線方式主要有兩種：公共交流母線進線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)方式■47第47頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）1)公共交流母線進線方式（圖4-24）由三組彼此獨立的、輸出電壓相位相互錯開120°的單相交交變頻電路構(gòu)成電源進線通過進線電抗器接在公共的交流母線上因為電源進線端公用，所以三組的輸出端必須隔離。為此，交流電動機的三個繞組必須拆開主要用于中等容量的交流調(diào)速系統(tǒng)圖4-24公共交流母線進線三相交交變頻電路（簡圖）(顯示放大圖）■48第48頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）2)輸出星形聯(lián)結(jié)方式（圖4-25）三組的輸出端是星形聯(lián)結(jié)，電動機的三個繞組也是星形聯(lián)結(jié)電動機中點不和變頻器中點接在一起，電動機只引出三根線即可圖4-25輸出星形聯(lián)結(jié)方式三相交交變頻電路a）簡圖b）詳圖 (顯示放大圖）■49第49頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）因為三組的輸出聯(lián)接在一起，其電源進線必須隔離，因此分別用三個變壓器供電由于輸出端中點不和負(fù)載中點相聯(lián)接，所以在構(gòu)成三相變頻電路的六組橋式電路中，至少要有不同輸出相的兩組橋中的四個晶閘管同時導(dǎo)通才能構(gòu)成回路，形成電流和整流電路一樣，同一組橋內(nèi)的兩個晶閘管靠雙觸發(fā)脈沖保證同時導(dǎo)通兩組橋之間則是靠各自的觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，以保證同時導(dǎo)通■50第50頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）交交變頻和交直交變頻的比較8.1節(jié)中介紹間接變頻電路，先把交流變換成直流，再把直流逆變成可變頻率的交流，稱交直交變頻電路和交直交變頻電路比較，交交變頻電路的優(yōu)點：只用一次變流，效率較高可方便地實現(xiàn)四象限工作低頻輸出波形接近正弦波缺點是：接線復(fù)雜，采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管■51第51頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低

輸入功率因數(shù)較低輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜應(yīng)用主要用于500kW或1000kW以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路中。目前已在軋機主傳動裝置、鼓風(fēng)機、礦石破碎機、球磨機、卷揚機等場合應(yīng)用既可用于異步電動機，也可用于同步電動機傳動■52第52頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）■P1315題：單相交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路有什么不同？答：它們的組成是相同的，均由兩組反并聯(lián)的可控整流電路組成。但兩者的功能和工作方式不同：

1）單相交交變頻電路是將交流電變成不同頻率的交流電，通常用于交流電動機傳動，兩組可控整流電路在輸出交流電壓一個周期里，交替工作各半個周期，從而輸出交流電。

2）而直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路是將交流電變成直流電，兩組可控整流電路中哪一組工作并沒有固定交替關(guān)系，而是由電動機工作狀態(tài)的需要決定。53第53頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）■P1316題：交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？制約輸出頻率提高的因素是什么？答：一般來講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組交流電路的脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng)采用6脈波三相橋式整流電路時，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率的1/3到1/2。當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時，交交變頻電路輸出的上限頻率為20Hz左右。 當(dāng)輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動機的轉(zhuǎn)矩脈動是限制輸出頻率提高的主要原因。54第54頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2三相交交變頻電路（自學(xué)）■P1317題：交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？（P127）答：特點：只用一次變流，效率較高；可方便實現(xiàn)四象限工作；低頻輸出時的特性接近正弦波。

不足：1）接線復(fù)雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管；2）受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；3）輸出功率因數(shù)較低；4）輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。

主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路，如軋鋼機主傳動裝置、鼓風(fēng)機、球磨機等場合55第55頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4矩陣式變頻電路

直接變頻電路所用開關(guān)器件是全控型的控制方式不是相控方式而是斬控方式

拓?fù)鋱D4-28a所示三相輸入電壓為ua、ub和uc圖4-28

三相輸出電壓為uu、uv和uw9個開關(guān)器件組成3×3矩陣，因此該電路被稱為矩陣式變頻電路(MatrixConverter—MC)或矩陣變換器圖中每個開關(guān)都是矩陣中的一個元素，采用雙向可控開關(guān)，圖4-28b給出了應(yīng)用較多的一種開關(guān)單元■56第56頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4矩陣式變頻電路優(yōu)點輸出電壓為正弦波輸出頻率不受電網(wǎng)頻率的限制輸入電流也可控制為正弦波且和電壓同相功率因數(shù)為1，也可控制為需要的功率因數(shù)能量可雙向流動，適用于交流電動機的四象限運行不通過中間直流環(huán)節(jié)而直接實現(xiàn)變頻，效率較高■57第57頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4矩陣式變頻電路

要使矩陣式變頻電路能夠很好地工作，需解決的兩個基本問題

如何求取理想的調(diào)制矩陣s開關(guān)切換時如何實現(xiàn)既無交疊又無死區(qū)

現(xiàn)狀尚未進入實用化，主要原因：所用的開關(guān)器件為18個，電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，控制方法還不算成熟輸出輸入最大電壓比只有0.866，用于交流電機調(diào)速時輸出電壓偏低■58第58頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4矩陣式變頻電路十分突出的優(yōu)點：有十分理想的電氣性能和目前廣泛應(yīng)用的交直交變頻電路相比，雖多用了6個開關(guān)器件，卻省去了直流側(cè)大電容，將使體積減小，且容易實現(xiàn)集成化和功率模塊化在器件制造技術(shù)飛速進步和計算機技術(shù)日新月異的今天，矩陣式變頻電路將有很好的發(fā)展前景■59第59頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月本章小結(jié)本章的要點如下：(1)

交流—交流變流電路的分類及其基本概念；(2)單相交流調(diào)壓電路的電路構(gòu)成，在電阻負(fù)載和阻感負(fù)載時的工作原理和電路特性；(3)

三相交流調(diào)壓電路的基本構(gòu)成和基本工作原理；(4)

交流調(diào)功電路和交流電力電子開關(guān)的基本概念；(5)

晶閘管相位控制交交變頻電路的電路構(gòu)成、工作原理；(6)

矩陣式交交變頻電路的優(yōu)點及不足；(7)

各種交流—交流變流電路的主要應(yīng)用?！?0第60頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3交交變頻電路作業(yè)：P1314-1、4-3■61第61頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形返回62第62頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-2阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形

返回63第63頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-3單相交流調(diào)壓電路

以a為參變量的θ和a關(guān)系曲線返回64第64頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-4單相交流調(diào)壓電路a為參變量時

IVTN和a關(guān)系曲線返回65第65頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖4-5a<j時阻感負(fù)載

交流調(diào)壓電路工作波形

返回66第66頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月返回圖4-6電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路

基波和諧波電流含量67第67頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月返回圖4-7斬控式交流調(diào)壓電路68第68頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月返回圖4-8電阻負(fù)載斬控式交流調(diào)壓電路波形

69第69頁，課件共91頁，創(chuàng)作于2023年2月

a)星形