单相交流调压电路的性能研究VIP免费

单相交流调压电路的性能研究摘要：随着用电设备种类的增加、功能的多样化，它们对电源的要求也就各不相同，普通的市交流电已经不能满足这些要求。因此，就需要对市交流电压进行调整以获取需要的电压。目前，较为常用的交流调压技术手段除了老式的电感式调压器外，主要就是采用晶闸管交流调压装置。交流调压电路是一个带有双向晶闸管的单相交流调压电路，其功能与一般的单相交流调压电路类似，但是它的控制电路与其他电路的控制电路相比起来要简单的多，更容易控制，故使用起来更加方便。关键词：交流调压电路；单相交流调压电路；单相交流调压电路的谐波分析0.前言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）及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。交流调压电路可分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。前者是后者的基础，所以对单相交流调压电路的性能研究十分重要。1.交流调压电路把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流输出，这种不改变交流电的频率电路称为交流电力控制电路。在每半个周波那通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这中电路称为交流调压电路。交流调压电路分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。2.单相交流调压电路2.1单相交流调压电路的电路图图1单相交流调压电路图2.2电阻负载图2电阻负载单相交流调压电路及其波形在上图中晶闸管VT1VT2也可以用双向晶闸管代替。在电源U的正半周内，晶闸管V承受正向电压，当ωt=α时触发V使其导通则负载上得到缺α角的正弦半波电压，当电源电压过0时，V管电流下降为0而关断，在电源电压U的负半周，V晶闸管承受正向电压，当ωt=α+π时，触发V使其导通，则负载上得到缺α角的正弦负半波电压，改变α角大小，就改变了输出电压有效值大小。负载电压电压有效值为2sin21dsin21121oUttUU负载电流有效值2sin21RURUIoo晶闸管电流有效值)22sin1(21sin221121RUtdRtUIT电路功率因数2sin211oo1ooUUIUIUSP由图和公式可以看出α移项范围从0到π，α=0时，相当于晶闸管一直接通，输出电压为最大值，Uo=UI，随着α的增大，Uo降低，直到α=π时，Uo=0，此外，α=0时，功率因数λ=1，随着α的增大，输入电流落后于电压并且发生畸变，λ也随之降低。2.3阻感负载图3阻感负载单相交流调压电路及其波形交流调压器在电感性负载下工作和整流器在电感性负载下工作类似，电流的波形也滞后于电压的波形。因此电压过零为负值后，还要经过一个延滞角，电流才会降到零，所以已经导通的晶闸管也要经过一个延迟角才会关断。延滞角的大小与控制角、负载功率因数角都有关系。图3为单相交流调压器在电感性负载时的电路和电压、电流的波形。图中为晶闸管的导通角，虚线所示的电流iL0为＝时的负载电流，其滞后于电压的相角即为功率因数。下面分析、、间的关系并求负载电流的表达式。设负载的阻抗角为，稳态时的移相范围应为≤≤。在t=时刻开通晶闸管VT1，可求得导通角，即以为参变量，利用式上式可以把和的关系用图4的一簇曲线来表示图4单相交流调压电路以为参变量的和的关系线3.单相交流调压电路的谐波分析由图2和图3可以看出，负载电压和负载电流均不是正弦波，含有大量谐波。下面以电阻负载为例，对负载电压进行谐波分析。由于波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波，用傅立叶级数表示如下,5,3,1o)sincos()(nnntnbtnatu上式中)12(cos2211Ua)(22sin2211Ub1)1cos(111)1cos(1121nnnnUan(n=3,5,7,…))1sin(11)1sin(1121nnnnUbn(n=3,5,7,…)基波和各次谐波有效值22on21nnbaU(n=1,3,5,7,…)负载电流基波和各...