电力电子技术第4章 交流-交流变换电路.pptVIP

二、交流斩波控制 交流斩波开关一般采用全控器件，如GTO、GTR、IGBT等。常用的交流开关电路结构如图4-13所示。 (a)交流开关电路结构一 (b)交流开关电路结构二 (c)交流开关电路结构三 图4-13 常用交流开关电路结构 图(a) 中，只使用1个全控开关器件。当负载电流改变方向时，二极管桥中导通的桥臂自然换相（从VD1、VD4切换到VD2、VD3），而流过开关器件中的电流方向不会改变。 （1）在图4-13(a)电路中，只使用1个全控开关。当负载电流方向改变时，二极管桥中导通的桥臂自然换相（从VD1、VD4切换到VD2、VD3），而流过开关器件中的电流方向不改变。采用这种结构的双向开关，控制电路简单，斩波开关与续流开关可采用互补控制。 （2）在图4-13(b)、(c)所示电路中，每1个双向开关中含有两个全控开关。它们在负载电流的不同方向上分别进行控制。控制电路有严格的同步要求，两个开关可独立控制，因此控制比较灵活。图4-13(b)与(c)所示电路的不同之处：一方面，图4-13(c)所示电路的两个全控开关的公共极接在一起，因此栅极控制信号可以共地；另一方面，这种接法还可使用带有反并联二极管的功率开关模块，使主电路结构简单。 （1）互补控制 互补控制是在一个开关周期内，斩波开关和续流开关只有一个导通。在图4-14(b)中，当u2p有效时，VTl和VT3交替施加驱动信号；当u2n有效时，VT2和VT4交替施加信号。从图中可看出，斩波信号发生器同时提供VTl和VT3触发信号，是否施加触发信号由u2p是否有效决定。 (a)斩控式交流调压电路 (b)电路的互补控制波形 图4-14 斩控式交流调压电路及互补控制波形 （2）非互补控制 非互补控制的控制时序及电阻负载工作波形如图4-15所示，电路结构见图4-14(a)。 在u2正半周时，用VT1进行斩波控制，VT2和VT3一直施加控制信号导通，提供续流通道，VT4始终处于断态。 在u2负半周时，用VT2进行斩波控制，VTl和VT4一直施加控制信号导通，提供续流通道，VT3总处于断态。 图4-15 斩控式交流调压电阻性负载非互补控制波形 三、单相交流斩波调压电路的输出 若负载为纯电阻，负载电流i的基波波形与负载电压波形同相，如图4-16（a）所示；若为电感性负载，负载电流i滞后电源电压，波形如图4-16（b）所示。 图4-16 交流斩波时的输出电压、电流波形 四、三相交流斩控调压电路 电路如图4-17(a)所示，它由三只串联开关VT1、VT2、VT3以及续流开关VTN组成，串联开关共用一个控制信号ug，它与续流开关的控制信号ugN在相位上互补。这样当VT1、VT2、VT3导通时，VTN即关断，负载电压等于电源电压；反之，当VTN导通时，VTl、VT2、VT3均关断，负载电流沿VTN续流，负载电压为零。 图4-17 (a) 三相斩控式交流调压电路 图4-17 (b)电路工作波形 4.3、晶闸管交流调功器和交流开关 交流调压主要采用相位控制方式。交流调功和交流开关主要采用通断控制。 1）通断控制。把晶闸管作为开关，将负载与交流电源接通几个周期，然后再断开一定周期，通过改变通断时间比值达到调压目的。这种控制方式电路简单，功率因数高，适用于较大时间常数的负载；缺点是输出电压或功率调节不平滑。 2）相位控制。它使晶闸管在电源电压每一周期内选定的时刻将负载与电源接通，改变选定的导通时刻就可达到调压的目的。 4.3.1、晶闸管交流调功器 使晶闸管交流开关在端电压为零或零附近接通和关断，就可使电路波形为正弦整周期形式，这样可以避免高次谐波的产生。这种触发方式称为过零触发或零触发。零触发开关对外界的电磁干扰最小。 实现功率调节的方法如下：在设定的周期TC内，用零电压开关接通几个周波然后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内的通断时间比例，可调节负载上的交流平均电压，即可达到调节负载功率的目的。这种装置也称为调功器或周波控制器。 过零触发输出电压波形 图4-18 设在Tc内导通的周波数为n，每个周波的周期为T， 输出电压有效值是 则调功器的输出功率是 Pn —设定周期Tc内全部周波导通时装置输出的功率。 Un