电力电子技术件3课件.pptx

1、1第3章 直流斩波电路与交流电力控制电路F直流斩波电路：直流斩波电路：DC-DC变换电路，将电压恒定的直流电能变为幅值可调或另一幅值的直流电能。直流电动机调速、直流电焊机等。F交流变换电路：交流变换电路：AC-AC变换电路，将某种参数的交流电能变为另一种参数的交流电能，包括电压或电流、频率、相位、相数等的变换。交流电力控制电路则主要指AC-AC变换电路中的交流调压、调功、交流电力开关等电力控制电路。 2第3章 直流斩波电路与交流电力控制电路3.1 DC-DC变换电路概述3.2 非隔离型DC-DC变换电路3.3 隔离型DC-DC变换电路3.4 交流电力控制器33.1 DC-DC变换电路概述升压升

2、压降压降压隔离型隔离型非隔离型非隔离型DC-DC变换电路变换电路升降压升降压4假定假定DC-DC变换电路由理想元件构成 输入电源内阻为零 输出端接有足够大的滤波电容 5基本概念基本概念(1)稳态条件下电感两端电压在一个开关周期内的平均值为零。电路处于稳态时，电路中的电压、电流等变量都是按开关周期严格重复的，因此每一开关周期开始时的电感电流值必然都相等，而电感电流通常是不会突变的，故开关周期开始时的电感电流值等于上一个开关周期结束时的电感电流值，因此，开关周期开始时的电感电流值一定等于开关周期结束时的电感电流值。 推导(2)稳态条件下电容电流在一个开关周期内的平均值为零。 6基本要求基本要求 当

3、负载或输入电压波动时，使平均输出电压控制在一定偏差范围内。控制方式控制方式(1)(1) 定频调宽定频调宽(2) (2) 定宽调频定宽调频(3) (3) 调频调宽调频调宽7控制方式控制方式(1) (1) 定频调宽定频调宽 定频指保持开关周期、工作频率不变，即定频指保持开关周期、工作频率不变，即T=ton+toff恒恒定，调宽指改变开关导通时间定，调宽指改变开关导通时间ton来改变占空比来改变占空比D，从，从而改变输出直流电压平均值。称为脉宽调制型而改变输出直流电压平均值。称为脉宽调制型（PWM型）。型）。 (2) 定宽调频定宽调频 定宽指保持开关导通时间定宽指保持开关导通时间ton不变，调频指调

4、节开关工不变，调频指调节开关工作周期作周期T来改变占空比来改变占空比D，从而改变输出直流电压平均，从而改变输出直流电压平均值。称为频率调制型（值。称为频率调制型（PFM）。）。 8控制方式控制方式(3) (3) 调频调宽混合调频调宽混合 此种方式是前两种方式的综合，开关导通时间此种方式是前两种方式的综合，开关导通时间ton与开与开关工作频率关工作频率f均可变，控制比较复杂。通常用于需大幅均可变，控制比较复杂。通常用于需大幅度改变输出电压数值的场合。度改变输出电压数值的场合。 9第3章 直流斩波电路与交流电力控制电路3.1 DC-DC变换电路概述3.2 非隔离型DC-DC变换电路3.3 隔离型D

5、C-DC变换电路3.4 交流电力控制器103.2 非隔离型DC-DC变换电路升压升压降压降压非隔离型非隔离型升降压升降压Sepic Cuk Zeta 113.2 非隔离型DC-DC变换电路3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 123.2.1 降压(BUck)斩波电路u平均直流输出电压低于直流输入电压的变换电路称为降压DC-DC变换电路 。u实际应用的降压斩波器由全控型器件（如 IGBT）、二极管和LC低通滤波器构成 。u电感电流连续和电感电流断续两种工作模式 。1314t=0时，驱动开关导通，在ton区间二极管VD反偏截止，电源能量加到电感、电容及负载上。电感

6、两端呈现正向电压Ui-Uo，储能。在该电压作用下电感电流上升。 t=t1时，开关关断，电感反电势（左负右正）使二极管VD正偏导通，电感储存的能量经VD传给负载，电感两端电压呈现负电压-Uo。在该电压作用下电感电流衰减。 在整个工作过程中，电容电流iC为电感电流与负载电流之差，其平均值为零。电容电压uc与负载电压uo相同，有脉动。选择低通滤波器LC参数使截止频率远小于开关频率，基本消除这一脉动。由于LC低通滤波器的作用，输出电流谐波含量远小于输入电流，为减小对电源的谐波干扰，一般需采用输入滤波器。 15iiioDUUTtUtttUonoffonon负载电压平均值为式中， ton为S处于通态的时间

7、； toff为S处于断态的时间；T为开关周期； D为导通占空比（简称占空比或导通比）。降压斩波电路（降压斩波电路（Buck） 输出到负载的电压平均值U0最大为Ui，若减小占空比D，则U0随之减小。与输入电压极性相同。16忽略损耗在连续电流方式下，可把降压换流器看作一直流变在连续电流方式下，可把降压换流器看作一直流变压器，其等效变比可通过调节占空比在压器，其等效变比可通过调节占空比在0到到1之间连之间连续变化。续变化。 ooiioiIUIUPPDUUIIoiio117电感电流断续，在工程实际中避免18负载中L值较小，则在S关断后，到了t2时刻，负载电流已衰减为零，会出现负载电流断续。一般不希望出

8、现电流断续的情况。 12LDRT193.2 非隔离型DC-DC变换电路3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 203.2.2 升压(Boost)斩波电路u平均直流输出电压高于直流输入电压的变换电路称为升压DC-DC变换电路 。u电感电流连续和电感电流断续两种工作模式 。21tontttSttoffSuoULiSit1t2OOOO22t=0时，驱动开关导通，二极管VD反偏截止使输入输出隔离，输入的能量储存在电感中不能输出，电感电流上升。两端呈现正向电压Ui。 t=t1时，开关关断，输入的能量与电感储存的能量一起传给负载，电感两端电压Ui-Uo，电感释放能量，电感电

9、流衰减。 23iionioffoUDUtTTUtTU11负载电压平均值为式中， ton为S处于通态的时间； toff为S处于断态的时间；T为开关周期； D为导通占空比（简称占空比或导通比）。升压斩波电路（升压斩波电路（Boost） 0D1，升压型电路的输出电压高于其输入电压，且与输入电压极性相同。 注意注意，D1时，Uo，故应避免D过于接近1，以免造成电路损坏。 24忽略损耗在连续电流方式下，升压换流器也等效于直流变压在连续电流方式下，升压换流器也等效于直流变压器，只是等效电压比始终大于器，只是等效电压比始终大于1，且可通过控制开，且可通过控制开关的占空比来连续控制。关的占空比来连续控制。 o

10、oiioiIUIUPPDUUIIoiio125电感电流断续，在工程实际中避免26负载中L值较小，则在S关断后，到了t2时刻，负载电流已衰减为零，会出现负载电流断续。一般不希望出现电流断续的情况。电感电流断续时，总是有UoUi(1D)，且负载电流越小，Uo越高。输出空载时，Uo，故升压电路不应空载，否则会产生很高的电压而造成电路中元器件的损坏。 2(1)2LDDRT273.2 非隔离型DC-DC变换电路3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 283.2.3 升降压(Buck-Boost)斩波电路u平均直流输出电压高或低于直流输入电压的变换电路称为升降压DC-DC变

11、换电路 。u电感电流连续和电感电流断续两种工作模式 。2930t=0时，驱动开关导通，二极管反偏截止 ，使输入输出隔离，输入的能量储存在电感中不能输出，电感电流线性上升，两端呈现正向电压 Ui。 t=t1时，开关关断，二极管正偏导通，电感储存的能量传给负载，两端呈现电压 Uo，能量不能从输入端提供。 31ioUDDU1负载电压平均值为式中， ton为S处于通态的时间； toff为S处于断态的时间；T为开关周期； D为导通占空比（简称占空比或导通比）。升降压斩波电路（升降压斩波电路（Buck-Boost） 负号表示升降压电路的输出电压极性与输入电压极性相反，其输出电压既可以高于其输入电压，也可以

12、低于输入电压。 32电感电流断续，在工程实际中避免tontttSttoffSuiULiSit1t2t3Ui-UoOOOO332(1)2LDDRT 升降压型电路可以灵活地改变电压的高低，还能改变电压极性，因此常用于电池供电设备中产生负电源的电路，还用于各种开关稳压器中。 343.2 非隔离型DC-DC变换电路3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 353.2.4 Cuk斩波电路uCuk型电路可以看成是由升压型电路和降压型电路级联而成的。 u电路在电感L和L1的电流都连续的情况下，电路在一个开关周期内相继经历两个开关状态。 Cuk型电路的结构 3637设两个电感电流

13、都连续，分别计算电感L和L1一个开关 周期内的平均值为令UL=0，UL1=0，然后联立方程，消去UC1，可得库克电路输出电压比与开关通断的占空比间的关系为LiiC 1L 1C 1oo()(1)()(1)UUD U UDUUU D UDoi1DUUD(3-12) 38Cuk型电路的特点与升降压电路相似，因此也常用于相同的用途，但Cuk型电路较为复杂，因此使用不甚广泛。该电路一个突出的优点是输入和输出回路中都有电感，因此输出电压纹波较小、从输入电源吸取的电流纹波也较小，在某些对这些问题有特殊要求的场合使用比较合适。393.2 非隔离型DC-DC变换电路3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

14、 3.2.5 3.2.6 403.2.5 Sepic斩波电路uSepic型电路可以看成是由升压型电路和升降压型电路前后级联而成的。u该电路在电感L和L1的电流都连续的情况下，电路在一个开关周期内相继经历两个开关状态。 Sepic型电路的结构 4142按照与Cuk型电路相同的方法，可得Sepic型电路输出、输入电压比同开关通断的占空比间的关系为其电压比与Cuk型电路相同，差别仅在于Sepic型电路输出电压与输入电压极性相同。Sepic型电路也较复杂，限制了其使用的范围。由于有其输出电压比输入电压可高可低的特点，它可以用于要求输出电压较低的单相功率因数校正电路。 oi1DUUD433.2 非隔离型

15、DC-DC变换电路3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 443.2.6 Zeta 斩波电路uZeta型电路可以看成是由升降压型电路和降压型电路前后级联而成的。 u电路在电感L和L1的电流不连续的情况下，电路在一个开关周期内相继经历两个开关状态。u电容C1的电压极性为左负右正。Zeta型电路的结构 4546按照相同的方法，可得Zeta型电路输出、输入电压比同开关通断的占空比间的关系为oi1DUUD (3-14)Zeta型电路也较复杂，限制了其使用的范围。47第3章 直流斩波电路与交流电力控制电路3.1 DC-DC变换电路概述3.2 非隔离型DC-DC变换电路3.

16、3 隔离型DC-DC变换电路3.4 交流电力控制器483.3 3.3 隔离型隔离型DC-DCDC-DC变化电路变化电路493.3.1 3.3.1 正激型电路正激型电路 正激电路的原理图 正激电路的理想化波形SuSiLiSOttttUiOOO1）正激电路(Forward)(Forward)的工作过程开关S开通后，变压器的励磁电流im1由零升始，随着时间的增加而线性地增长，直到S关断。励磁电流将在本周期结束时的剩余值基础上继续增加，并在以后的开关周期中依次累积起来，变得越来越大，从而导致变压器的励磁电感饱和。励磁电感饱和后，励磁电流会更加迅速地增长，最终损坏电路中的开关器件。50BRBSBHO磁心

17、复位过程输出电压输出滤波电感电流连续的情况下输出电感电流不连续时TtNNUUon12ioi12oUNNU2）变压器的磁心复位on31rsttNNt开关S开通后，变压器的激磁电流由零开始，随时间线性的增长，直到S关断。为防止变压器的激磁电感饱和，必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的时间内降回零，这一过程称为变压器的磁心变压器的磁心复位复位。变压器的磁心复位时间为513.3 3.3 隔离型隔离型DC-DCDC-DC变化电路变化电路523.3.2 3.3.2 反激型电路反激型电路 电路可以看成是将升降压型电路中的电感换成变压器绕组W1和W2相互耦合的电感而得到的。因此反激型电路中的变压器在工

18、作中总是经历着储能-放电的过程，这一点与正激型电路以及后面要介绍的几种隔离型电路不同。 反激型电路也存在电流连续和电流断续两种工作模式。 图 8-19 反激电路原理图 531）电流连续工作模式： 反激电路的理想化波形 反激电路原理图 反激型电路工作于电流连续模式时，一个开关周期经历2个开关状态，电路中的波形如图所示。与前面介绍的正激型电路不同，反激型电路中的变压器起着储能元件的作用，可以看作是一对相互耦合的电感。S关断后的电压为1Sio2()NuUUN当工作于电流连续模式时输出、输入间的电压比为oon22i1off11UtNNDUNtND542）电流断续工作模式：此时电路在一个开关周期内相继经

19、历3个开关状态。经过与前面升降压型电路相似的推导过程，反激型电路的电流连续临界条件为LRT2(1)2DD 反激型电路电流断续时的电压比为o2i11UNUNK22LKD TR55反激型电路电流连续和断续时变压器磁通密度与绕组电流的关系 (a)电流连续模式；(b)电流断续模式反激型电路的结构较为简单，元器件数少，因此成本较低，广泛适用于数瓦至数十瓦的小功率并关电源中，在各种家电、计算机设备、工业设备中广泛使用的小功率开关电源中，基本上都采用反激型电路。 563.3 3.3 隔离型隔离型DC-DCDC-DC变化电路变化电路573.3.3 3.3.3 半桥电路半桥电路半桥型电路也存在电流连续和电流断续

20、两种工作模式。图 8-21 半桥电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tTttttttttonUiUiiLiLOOOOOOOO图 8-22 半桥电路的理想化波形(1)电流连续工作模式 半桥型电路工作于电流连续模式时，在一个开关周期内电路经历4个开关状态。 改变开关的占空比，就可改变二次整流电压ud的平均值，也就改变了输出电压Uo。S1和S2断态时承受的峰值电压均为Ui。 58当滤波电感L的电流连续时，有oon22i11112/22UtNNDUNTN值得注意的是，在半桥型电路中，占空比定义为on/2tDT由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通时间不对称而造成的变压器一次

21、侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和。59（2）电流断续模式半桥型电路电流断续状态的波形 此时电路在1个开关周期内经历6个开关状态 半桥型电路变压器的利用率高，且没有偏磁的问题，可以广泛用于数百瓦至数千瓦的开关电源中。与下面将要介绍的全桥型电路相比，半桥型电路开关器件数量少(但电流等级要大些)，同样的功率成本要低一些，故可以用于对成本要求较苛刻的场。603.3 3.3 隔离型隔离型DC-DCDC-DC变化电路变化电路613.3.4 3.3.4 全桥电路全桥电路全桥型电路也存在电流连续和电流断续两种工作模式。全桥电路原理图 (1)电流连续工作模式 全桥型电路工作

22、于电流连续模式时，在一个开关周期内电路经历4个开关状态 . 改变开关的占空比，就可以改变整流电压的平均值，也就改变了输出电压Uo。每个开关断态时承受的峰值电压均为Ui。 62为了避免上下两开关在换相过程中发生短暂的同时导通而造成短路损坏开关，每个开关各自的占空比不能超过50，并应留有裕量。当滤波电感L的电流连续时 oon22i11/2UtNNDUNTN在全桥型电路中，占空比定义为on/2tDT63(2)电流断续状态 此时电路在1个开关周期内经历6个开关状态 所有隔离型开关电路中，采用相同电压和电流容量的开关器件时，全桥型电路可以达到最大的功率，因此该电路常用于中大功率的电源中。10年以前，人们

23、发现了移相全桥型软开关电路，该电路结构简单、效率高，因此得到广泛应用。目前，全桥型电路被用于数百瓦至数十千瓦的各种工业用开关电源中。 全桥电路电流断续状态的波形 643.3 3.3 隔离型隔离型DC-DCDC-DC变化电路变化电路653.3.5 3.3.5 推挽电路推挽电路 推挽电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO 推挽电路的理想化波形推挽电路中两个开关S1和S2交替导通，在绕组N1和N, ,1两端分别形成相位相反的交流电压。S1导通时，二极管VD1处于通态，电感L的电流逐渐上升。S2导通时，二极管VD2处于通态，

24、电感L电流也逐渐上升。当两个开关都关断时，VD1和VD2都处于通态，各分担一半的电流。S1和S2断态时承受的峰值电压均为2倍U Ui i。(1)电流连续工作模式66数量关系S1和S2同时导通，相当于变压器一次侧绕组短路，因此应避免两个开关同时导通。滤波电感L电流连续时：在推挽型电路中，占空比定义为oon22i11/2UtNNDUNTNon/2tDT67(2)电流断续状态。此时电路在1个开关周期内经历6个开关状态，电路中的波形如图。推挽型电路的一个突出优点是，在输入回路中仅有1个开关的通态压降，而半桥型电路和全桥型电路都有2个，因此在同样的条件下，产生的通态损耗较小，这对很多输入电压较低的电源十

25、分有利，因此这类电源应用推挽型电路比较合适。 推挽型电路电流断续状态的波形 68电路优点优点缺点缺点功率范围功率范围应用领域应用领域正激正激电路较简单，成本低，可靠性高，驱动电路简单变压器单向激磁，利用率低几百W几kW各种中、小功率电源反激反激电路非常简单，成本很低，可靠性高，驱动电路简单难以达到较大的功率，变压器单向激磁，利用率低几W几十W小功率电子设备、计算机设备、消费电子设备电源。全桥全桥变压器双向励磁，容易达到大功率结构复杂，成本高，有直通问题，可靠性低，需要复杂的多组隔离驱动电路几百W几百kW大功率工业用电源、焊接电源、电解电源等半桥半桥变压器双向励磁，没有变压器偏磁问题，开关较少，

26、成本低有直通问题，可靠性低，需要复杂的隔离驱动电路几百W几kW各种工业用电源，计算机电源等推挽推挽变压器双向励磁，变压器一次侧电流回路中只有一个开关，通态损耗较小，驱动简单有偏磁问题几百W几kW低输入电压的电源表 8-1 各种不同的间接直流变流电路的比较69第3章 直流斩波电路与交流电力控制电路3.1 DC-DC变换电路概述3.2 非隔离型DC-DC变换电路3.3 隔离型DC-DC变换电路3.4 交流电力控制器70交流电力控制器是交流调压器、交流调功器和交流电力控制器是交流调压器、交流调功器和交流无触点开关的统称。交流电力控制器在电交流无触点开关的统称。交流电力控制器在电力系统中主要用于交流电

27、压的调节、有功及无力系统中主要用于交流电压的调节、有功及无功功率的调节、以及负载短路时的电流遮断控功功率的调节、以及负载短路时的电流遮断控制（在故障电流增长过程中迅速遮断短路电流制（在故障电流增长过程中迅速遮断短路电流以阻止电源供给能量）等。它也广泛用于电路以阻止电源供给能量）等。它也广泛用于电路温控、灯光调节、异步电动机软启动和调速等温控、灯光调节、异步电动机软启动和调速等领域。领域。 3.4 交流电力控制器71 交流电力控制器最常见的基本电路是将一对晶闸管反交流电力控制器最常见的基本电路是将一对晶闸管反并联或用一个双向晶闸管与负载串联，然后接到交流并联或用一个双向晶闸管与负载串联，然后接到

28、交流电源上，通过对晶闸管的控制可实现对负载的交流电电源上，通过对晶闸管的控制可实现对负载的交流电压和功率的控制压和功率的控制。3.4 交流电力控制器 根据用途不同选择相位控制、通断周期控制（周波控根据用途不同选择相位控制、通断周期控制（周波控制）和过零点通断控制（通断控制）的三种不同控制制）和过零点通断控制（通断控制）的三种不同控制方式，便构成了三种不同的交流电力控制器。方式，便构成了三种不同的交流电力控制器。交流交流调压、交流调功、交流无触点开关调压、交流调功、交流无触点开关72交流电力控制电路交流电力控制电路两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过控制晶闸管就可控制交流电力交流调压电路交流

29、调压电路每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值交流调功电路交流调功电路以交流电周期为单位控制晶闸管通断，改变通断周期数的比，调节输出功率的平均值交流电力电子开关交流电力电子开关不调节输出平均功率，只接通或断开电路，即控制串入电路中的晶闸管的通断3.4 交流电力控制器733.4 交流电力控制器3.4.1 3.4.1 交流调压电路交流调压电路3.4.2 3.4.2 交流调功电路交流调功电路3.4.3 3.4.3 交流无触点开关交流无触点开关743.4.1 交流调压电路1. 单相交流调压器2. 三相交流调压器751. 单相交流调压器1电阻负载ROu1uoioVT1VT2u1uoi

30、ouVTwtOwtOwtOwt761. 单相交流调压器1电阻负载l在交流电源 u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的开通角a进行控制就可以调节输出电压。l正负半周a 起始时刻（a =0）均为电压过零时刻，在稳态情况下，正负半周的a 相等。l负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流和负载电压的波形相同。ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTwtOwtOwtOwt77电阻负载单相交流调压电路在开通角为a时，负载电压有效值Uo、负载电流有效值Io、电路的功率因数分别为aawwa2sin21dsin21121oUttUUaa2sin211oo1ooUUIUIUSPRUIoo78l a

31、的移相范围为0 a 。 a =0时，相当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值， Uo=U1。随着a的增大，Uo逐渐降低， 直到a =时， Uo =0。l a =0时，功率因数=1， 随着a增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，也逐渐降低。ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTwtOwtOwtOwt792.2.阻感负载阻感负载Ou1uoiouVTwtOwtOwtwtOuG1uG2OOwtwt80RL图4-2Ou1uoioVT1VT2u1uoiouVTwtOwtOwtwtOuG1uG2OOwtwt2.2.阻感负载阻感负载l设负载阻抗角为 j = arctan(wL / R) l如果用导线把晶闸

32、管完全短接，稳态时负载电流为正弦波，其相位滞后于电源电压u1的角度为j，当用晶闸管控制时，只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后，无法使其超前。l a =0时刻仍定在电源电压u1过零的时刻，阻感负载下稳态时a的移相范围应为j a 。81在在t t = a时刻开通时刻开通VT1VT1，负载电流应满足如下方程式，负载电流应满足如下方程式和初始条件和初始条件解方程得解方程得正弦稳态分量、自由分量正弦稳态分量、自由分量式中，式中， , ,为晶闸管导通角为晶闸管导通角利用边界条件：利用边界条件：t t = = a a +时时io =0,=0,可求得可求得 0sin2ddo1ooawwtitURitiLaw

33、ajajwjwatetZUittg1o)sin()sin(222)( LRZwjjajatg)sin()sin(e82l l以j为参变量，可将a和的关系用曲线表示l移相范围： a j0201006014018020100图4-360 /( )180140a /( )j = 907560453015083阻感负载单相交流调压电路在开通角为a时，负载电压有效值Uo为)22sin(2sin1)()sin2(1121oaawwaaUtdtUU840201006014018020100图4-360 /( )180140a /( )j = 9075604530150当ja时，VT的导通角小于，a越小，越大

34、。当aj时，=，失去调压作用当a继续减小，0aj的某一时刻触发VT1，VT1的导通时间将超过。到+a时刻触发VT2，负载电流io尚未过零，VT1仍导通，VT2不会立即导通。直到i0过零后，如VT2的触发脉冲有足够的宽度而尚未消失，VT2可以开通。85wtwtwtwt图4-5aaaOOOOu1iG1iG2iojiT1iT2l 当aj，VT1提前导通，负载L被过充电，其放电时间将延长，VT1结束导电时刻大于j，使VT2推迟开通，VT2的导通角小于。l io由两个分量组成，正弦稳态分量、指数衰减分量。 86l带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流电路带电阻性负载时，负载电流波形与单相桥式可控

35、整流电路交流侧电流波形一致，改变交流侧电流波形一致，改变可以改变负载电压有效值，移可以改变负载电压有效值，移相范围为相范围为0 0180180。 l带电感性负载时，最小控制角带电感性负载时，最小控制角=，同时不能用窄脉冲触，同时不能用窄脉冲触发，否则当发，否则当0，而uc0 ，故VT2 承受正向电压，导通。 VT6、VT1 、 VT2同时导通。 n点电位 =0。 uan= ua ，ian= uan /R。 VT6、VT1 、 VT2承受正向电压，不能关断。a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44

36、,55,66,1944）在wt=120时刻， ub=0 ，ibn= 0，VT6关断。 VT1 、 VT2保持导通， uan= uac /2，ian= uan /R。 n点电位 ua uac/2= ua/2 + uc/2 0 ，故VT6 承受反向电压；而ua0 ，故VT1 承受正向电压，不能关断；而uc0 且低于n点电位 ，故VT2 承受正向电压，不能关断。 a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,1955）在wt=150时刻，VT2、VT3触发。 ian 0，VT1、VT2 仍然导

37、通， n点电位 ua uac/20 ，故VT3 承受正向电压，导通。 VT1、VT2 、 VT3同时导通。 n点电位 =0。 uan= ua ，ian= uan /R。 VT1、VT2 、 VT3承受正向电压，不能关断。a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,1966）在wt=180时刻， ua=0 ，ian= 0，VT1关断。 VT2 、 VT3保持导通， uan= 0，ian= 0。 n点电位 ub ubc/2= ub/2 + uc/2 0，而ua0 ，故VT1 承受反向电压；

38、而uc0 且高于n点电位 ，故VT3 承受正向电压，不能关断。 a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,1977）在wt=210时刻，VT3、VT4触发。 因为ubc 0， ibn 0，VT2、VT3 仍然导通， n点电位 ub ubc/2= ub/2 + uc/2 0 ，而ua0 ，故VT4承受正向电压，导通。 VT2、VT3 、 VT4同时导通。 n点电位 =0。 uan= ua ，ian= uan /R。 VT2、VT3 、 VT4承受正向电压，不能关断。a4 32 35 3

39、302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,1988）在wt=240时刻， uc=0 ，icn= 0，VT2关断。 VT3 、 VT4保持导通， uan= uab/2 ，ian= uan /R。 n点电位 ua uab/2= ua/2 + ub/2 0 ，故VT2 承受反向电压；而ub0 ，故VT3 承受正向电压，不能关断；而ua0 且低于n点电位 ，故VT4 承受正向电压，不能关断。 a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,1

40、1,22,33,44,55,66,1999）在wt=270时刻，VT4、VT5触发。 因为uab 0， ian 0，VT3、VT4 仍然导通， n点电位 ua uab/2= ua/2 + ub/2 0 ，故VT5承受正向电压，导通。 VT3、VT4 、 VT5同时导通。 n点电位 =0。 uan= ua ，ian= uan /R。 VT3、VT4 、 VT5承受正向电压，不能关断。a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,110010）在wt=300时刻， ub=0 ，ibn= 0，

41、VT3关断。 VT4 、 VT5保持导通， uan= uac/2 ，ian= uan /R。 n点电位 ua uac/2= ua/2 + uc/2 0，而ub0 ，故VT3 承受反向电压；而ua0 且高于n点电位 ，故VT5 承受正向电压，不能关断。 a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,110111）在wt=330时刻，VT5、VT6触发。 因为uac 0， ian 0，VT4、VT5 仍然导通， n点电位 ua uac/2= ua/2 + uc/2 0 ，而ub0 ，故VT6

42、承受正向电压，导通。 VT4、VT5 、 VT6同时导通。 n点电位 =0。 uan= ua ，ian= uan /R。 VT4、VT5 、 VT6承受正向电压，不能关断。a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,110212）在wt=360时刻， ua=0 ，ian= 0，VT4关断。 VT5 、 VT6保持导通， uan= 0 ，ian= 0。 n点电位 ub ubc/2= ub/2 + uc/2 0 ，故VT4 承受反向电压；而uc0 ，故VT5 承受正向电压，不能关断；而ub

43、0 且低于n点电位 ，故VT6 承受正向电压，不能关断。 a4 32 35 3302 uanuauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,110313）在wt=390时刻，VT6、VT1触发。 因为ubc 0， ibn 0，VT5、VT6 仍然导通， n点电位 ub ubc/2= ub/2 + uc/2 0 ，故VT1承受正向电压，导通。 VT5、VT6 、 VT1同时导通。 n点电位 =0。 uan= ua ，ian= uan /R。 VT5、VT6 、 VT1承受正向电压，不能关断。a4 32 35 3302 uan

44、uauab2uac2VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2VT5a相b相c相6,11,22,33,44,55,66,1104 1）0 a 60，三个晶闸管导通 与两个晶闸管导通交替，每个晶闸管导通角度为180a 。但a =0时，一直是三管导通 2）60 a 90，任一时刻两个晶闸管导通，每个晶闸管导通角度120c)晶闸管导通区间a)a晶闸管导通区间晶闸管导通区间b)a4 32 35 3302 4 32 35 3302 a4 32 35 3302 uanuanuanuauauauab2uac2uab2uac2uab2uac2t1t2t3t1t2t3VT1VT3VT4VT6VT1VT6VT2V

45、T5VT5VT5VT1VT3VT4VT6VT2VT6VT5VT5VT1VT3VT4VT6VT2VT6VT5VT5VT1VT3VT5VT4VT2VT4VT6105 3）90 a 150，两个晶闸管导通与无晶闸管导通交替，每个晶闸管导通角度为3002 a，导通角度被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占150 a。c)晶闸管导通区间a)a晶闸管导通区间晶闸管导通区间b)a4 32 35 3302 4 32 35 3302 a4 32 35 3302 uanuanuanuauauauab2uac2uab2uac2uab2uac2t1t2t3t1t2t3VT1VT3VT4VT6VT1

46、VT6VT2VT5VT5VT5VT1VT3VT4VT6VT2VT6VT5VT5VT1VT3VT4VT6VT2VT6VT5VT5VT1VT3VT5VT4VT2VT4VT61063.4 交流电力控制器3.4.1 3.4.1 交流调压电路交流调压电路3.4.2 3.4.2 交流调功电路交流调功电路3.4.3 3.4.3 交流无触点开关交流无触点开关107u 交流调功电路与交流调压电路电路形式完全相同，只是控制方法不同。u 交流调功电路不是在每个交流电源周期都对输出电压波形进行控制，而是将负载与交流电源接通几个整周波，再断开几个整周波，通过改变通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。周波控制器3.

47、4.2 交流调功电路108u因其直接调节对象是电路的平均输出功率,所以称为交流调功电路u 通常控制晶闸管导通时刻都是在电源电压过零的时刻（零触发），在交流电源接通期间，负载电压电流都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。3.4.2 交流调功电路109M电源周期控制周期=M倍电源周期=24M图4-13O导通段=2NM3M2Muou1uo,iowtU12设控制周期为M倍电源周期，其中晶闸管在前N个周期导通，后MN个周期关断，当M=3、N=2时的电路波形如图所示，负载电压和负载电流的重复周期为M倍电源周期。电阻负载时，负载电流波形和负载电压波形相同。1103.4 交流电力控制器3.4.1

48、 3.4.1 交流调压电路交流调压电路3.4.2 3.4.2 交流调功电路交流调功电路3.4.3 3.4.3 交流无触点开关交流无触点开关1113.4.3 交流电力电子开关交流电力电子开关交流电力电子开关 把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关 。与机械开关相比 响应速度快 没有触点 寿命长 可以频繁控制通断与交流调功电路的区别 并不控制电路的平均输出功率 通常没有明确的控制周期，只是根据 需要控制电路的接通和断开 控制频度通常比交流调功电路低得多112IU抑制冲击电流的小电感a)图4-15b)l两个反并联的晶闸管起着 把C并入电网或从电网断 开的作用。l串联电感很小，只是用来抑制电容器投入电网时可能出现的冲击电流。l为避免容量较大的电容器组同时投入或切断对电网造成较大冲击，一般把电容器分成几组。l根据电网对无功的需求而改变投入电容器的容量。lTSC实际上成为断续可调的动态无功功率补偿器。晶闸管投切电容器晶闸管投切电容器