loading
学号：1308441090
电力电子技术课程设计
(2013级)
单相交流调压电路
院 系 电子信息工程学院 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 000
日期：2015/12/14
合肥师范学院13级电力电子技术课程设计
单相交流调压电路
前言
电力电子技术是研究采用电力电子器件实现对电能的换和控制的科学，是20世纪50年代诞生，70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术；以节约能源、提高运行可靠性并更好地满足产要求为目的的交流变频调速技术，以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为目的，并可有效节能的灵括（柔性）交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术，以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展，应用的领域将更加广阔。
交流调压电路广泛应用于灯光控制，如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动，也应用于异步电机调速。在电力系统中，这种电路也用于对无功功率的调节。
一、工作原理
单相交流调压电路带组感性负载时的电路以及工作波形如下图所示。之所产生的滞后由于阻感性负载时电流滞后电压一定角度，再加上移相控制所产生的滞后，使得交流调压电路在阻感性负载时的情况比较复杂，其输出电压，电流与触发角α，负载阻抗角φ都有关系。当两只反并联的晶闸管中的任何一个导通后，其通态压降就成为另一只的反向电压，因此只有当导通的晶闸管关断以后，另一只晶闸管才有可能承受正向电压被触发导通。由于感性负载本身滞后于电压一定角度，再加上相位控制产生的滞后，使得交流调压电路在感性负载下大的工作情况更为复杂，其输出电压、电流波形与控制角ɑ、负载阻抗角?都有关系。其中负载阻抗角
wL)??arctan(R,相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压
时，其电流滞后于电压的角度为?。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况，此处分???,???,???三种工况分别进行讨论。
（1）???情况
2 页 第 1 页 共
合肥师范学院13级电力电子技术课程设计
图1 电路图
图2 工作波形图???
上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图，以及在控制角
Ti触发导通，触发导通时的输出波形图，同电阻负载一样，在ui的正半周?角时，
输出电压uo等于电源电压，电流波形io从0开始上升。由于是感性负载，电流io滞后于电压uo，当电压达到过零点时电流不为0，之后io继续下降，输出电压uo出现负值，直到电流下降到0时，T1自然关断，输出电压等于0，正半周结束，期间电流io从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角?0。由后面的分析可知，在???工况下，??180?因此在T2脉冲到来之前T1已关断，正负电流不连续。在电源的负半周T2导通，工作原理与正半周相同，在io断续期间，晶闸管两端电压波形如图2所示。
为了分析负载电流io的表达式及导通角?与?、?之间的关系，假设电压坐标原点如图所示，在?t??时刻晶闸管T1导通，负载电流i0应满足方程
L
dio?Ri0=ui=2Uisin?t dt 3 页 第 2 页 共
合肥师范学院13级电力电子技术课程设计
其初始条件为： i0|?t??=0,
解该方程，可以得出负载电流i0在?≤?t≤???区间内的表达式为 i0=
2UiR2?(?L)[sin(?t??)?sin(???)e?(?t??)/tan?].
当?t=???时，i0=0，代入上式得，可求出?与?、?之间的关系为 sin（???-?）=sin（?-?）e??/tan?
利用上式，可以把?与?、?之间的关系用下图的一簇曲线来表示。
图3 ?与?、?之间的关系曲线
图中以?为参变量，当?=00时代表电阻性负载，此时?=180?-?；若?为某一特定角度，则当???时，?=180 ?，当?>?时，?随着?的增加而减小。
上述电路在控制角为?时，交流输出电压有效值UO、负载电流有效值 Uo=Ui??sin2??sin(2??2?)
?I0=2IomaxI*T
IT=2 IomaxI*T
式中，Iomax为当?=0时，负载电流的最大有效值，其值为
UiI
omax22R?(?l)=
4 页 第 3 页 共
合肥师范学院13级电力电子技术课程设计
I*T为晶闸管有效值的标玄值，其值为
?sin?cos(2?????)?2?2?cos?IT=
*由上式可以看出，IT是?及?的函数下图给出了以负载阻抗角?为参变量时，晶闸管电流标幺值与控制角?的关系曲线。
当?、?已知时，可由该曲线查出晶闸管电流标幺值，进而求出负载电流有效值I及晶闸管电流有效值I。
0*T（2）?=?情况
当控制角?=?时，负载电流i0的表达式中的第二项为零，相当于滞后电源电压?角的纯正弦电流，此时导通角?=180，即当正半周晶闸管T1关断时，T20恰好触发导通，负载电流i0连续，该工况下两个晶闸管相当于两个二极管，或输入输出直接相连，输出电压及电流连续，无调压作用。
(3) ???情况
在???工况下，阻抗角?相对较大，相当于负载的电感作用较强，使得负载电流严重滞后于电压，晶闸管的导通时间较长，此时式仍然适用，由于???，
??(?????)?180公式右端小于0，只有当时左端才能小于0，因此??180，如
图所示，如果用窄脉冲触发晶闸管，在wt??时刻T1被触发导通，由于其导通角
?大于180，在负半周wt?(???)时刻为T2发出出发脉冲时，T1还未关断，T2因
受反压不能导通,T1继续导通直到在wt?(???)时刻因T1电流过零关断时，T2的窄脉冲
uG2已撤除，T2仍然不能导通，直到下一周期T1再次被触发导通。这样就
i形成只有一个晶闸管反复通断的不正常情况，0始终为单一方向，在电路中产生
较大的直流分量；因此为了避免这种情况发生，应采用宽脉冲或脉冲列触发方式。
5 页 第 4 页 共