第七章 交流电力控制电路 第一节 交流开关及其应用电路 第二节 单相交流调压电路 第三节 相位控制器 第四节 三相交流调压电路 本章小节

第一节 交流开关及其应用电路 一、晶闸管交流开关及应用 交流开关可用两只普通晶闸管或者两只自关断电力电子器件反并联组成。由于出现了双向晶闸管，可以用一只双向晶闸管代替两只反并联器件，使电路大大简化。 晶闸管开关的基本形式 图7-1 晶闸管开关的基本形式

第一节 交流开关及其应用电路 光电耦合交流开关 图7-2 光电耦合交流开关

第一节 交流开关及其应用电路 二、由过零触发开关电路组成的单相交流调功器 过零触发：在电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作状态始终处于全导通或全阻断。 交流零触发开关电路：利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断，来实现在设定的周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，达到调节负载两端交流电压即负载功率的目的。因而这种装置也称调功器或周波控制器。

第一节 交流开关及其应用电路 调功器的输出功率 调功器输出电压有效值 设定周期Tc内导通的周波数为n，每个周波的周期为T 图7-4 过零触发调节周波电压的波形

三、固态开关 固态继电器是一种无触点通断电子开关。它是一种四端有源器件，其中两个端子为输人控制端，另外两个端子为输出受控端。为实现输人与输出之间的电气隔离器件采用了高耐压的专用光耦合器。当施加输人信号后，其主电路是导通状态，无信号时呈阻断状态。整个器件无可动部件及触点，实现了相当于电磁继电器一样的功能。

第一节 交流开关及其应用电路 三、固态开关 c） 图7-7 固态开关电路图 b）

第二节 单相交流调压电路 电阻负载 : 图7-9 单向交流调压电阻负载电路

第二节 单相交流调压电路 可调光台灯的实用电路 : R2、C2阻容电路的作用: 第二节 单相交流调压电路 可调光台灯的实用电路 : R2、C2阻容电路的作用: 在α角较大时，RP阻值较大，C1充电缓慢。电源电压已过峰值并降得很低，uC1不足以击穿双向二极管。增设R2、C2阻容电路后，在大α角时, 电压uC2给电容C1增加一个充电“电源”，以保证晶闸管VT可靠触发导通，增大调压范围 图7-10 双向晶闸管调压电路

二、电感性负载 图7-11 单相交流调压 电感负载电路及波形

二、电感性负载 １、α＞φ 由图a可见，α＞φ,θ＜180°，正负半波电流断续。α愈大，θ愈小。即α的移相在（180°-φ）范围内，可以得到连续可调的交流电压。 ２、α=φ 由图b可见，当α=φ时,θ=180°，即正负半周电流临界连续。相当于晶闸管失去控制。

二、电感性负载 ３、α＜φ 负载电流只有正半波部分，出现很大直流分量，电路不能正常工作。 采用宽脉冲或脉冲列触发。这样即使α＜φ，则在刚开始触发晶闸管的几个周波内，两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后，负载电流即成为对称连续的正弦波，电流滞后电压φ角。

第二节 单相交流调压电路 单相交流调压有如下特点： 第二节 单相交流调压电路 单相交流调压有如下特点： 1) 电阻负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流一致。改变控制角α可以连续改变负载电压有效值，达到交流调压的目的。 2) 电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则当α＜φ时，会出现一个晶闸管无法导通，并产生很大直流分量电流，烧毁熔断器或晶闸管。 3）电感性负载时，最小控制角αmin=φ（阻抗角）。所以α的移相范围为φ～180°；电阻负载时移相范围为0～180°。

第三节 相位控制器 单相交流调压控制器中的晶闸管用IGBT管取代，它除了实现交流调压应用之外，还是一个相位控制器。 图7-14 相位控 图7-14 相位控 制器及其波形

第三节 相位控制器 如输入电压ui=Umsinωt，电阻性负载 负载电压有效值为 输出电压有效值为 输出电流有效值为

第三节 相位控制器 输出电流的基波分量如图7-14 b的虚线所示，它较输入电压有一定的相位移。若改变α1、α２出现的时刻与间隔，就可改变输出电压的大小和输出与输入之间的相差。当要求输出电压有效值一定时，α1和α２有多种取值，取值不同，输出与输入的相位就不同，因此把图7-14 a的交流电压控制器称之为相位控制器。

第四节 三相交流调压电路 根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式 线路控制三角形联结 支路控制三角形联结 中点控制三角形联结 第四节　三相交流调压电路 根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式 星形联结 线路控制三角形联结 支路控制三角形联结 中点控制三角形联结

本章小结 以电力电子器件组成的交流开关，与传统的接触器-继电器系统相比，没有触头及可动的机械机构，不存在电弧、触头磨损和熔焊等问题。组成交流开关的电力电子器件可以是单、双向晶闸管及IGBT、MCT等自关断器件。 交流调压，即使是使用晶闸管也可以籍负载过零自然关断，不需另加换流电路，所以电路简单，调整方便。但其含有较严重的谐波分量，不过对于加热炉、电光源、小容量的电动机等惯性较大的负载，谐波对工作的影响较小。故交流调压多用于加热或者机械惯性较大的负载功率调整。

三相交流调压电路性能比较 电路 晶闸管 工作电压 （峰值） 工作电流 移相范围 线 路 性 能 特 点 见图 7-16 0.45Il 线 路 性 能 特 点 见图 7-16 0.45Il 0°～180° 可视为三个单相电路的组合;输出电压电流波形对称;中线电流含有谐波电流;适用于中小容量可接中线场合. 7-17 0.26Il 可视为三个单相电路的组合;输出电压电流波形对称;与星形电路比,可取电流小、耐压高的器件.应用较少. 7-18 负载对称,三相有电流时相当三个单相组合;采用双窄或单宽脉冲触发;无三次谐波电流;适用于各类负载. 7-21 0.68Il 0°～210° 线路简单,适用于中性点能拆开的星形连接负载;采用单向管时为不对称控制; 采用双向管时为对称控制.