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。 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内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。
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 当 交流输出电压
式中 负载电流
对图6-3所示电阻负载下输出电压
式中 基波和各次谐波电压有效值为
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 综上所述,单相交流调压电路带电阻性负载时,控制角 |
