文档介绍：斩控式交流调压电路实验报告交流调压的控制方式有三种:①整周波通断控制。整周波控制调压——适用于负载热时间常数较大的电热控制系统。晶闸管导通时间与关断时间之比,使交流开关在某几个周波连续导通,某几个周波连续关断,如此反复循环地运行,其输出电压的波形如图1-1所示。改变导通的周波数和控制周期的周波数之比即可改变输出电压。为了提高输出电压的分辨率,必须增加控制周期的周波数。为了减少对周围通信设备的干扰,晶闸管在电源电压过零时开始导通。但它也存在一些缺点那就是:在负载容量很大时,开关的通断将引起对电网的冲击,产生由控制周期决定的奇数次谐波,这些谐波引起电网电压变化,造成对电网的污染。图1-1周期控制的电压波形②相位控制。相位控制调压——利用控制触发滞后角α的方法,控制输出电压。晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。在有效移相范围内改变触发滞后角,即能改变输出电压。有效移相范围随负载功率因数不同而不同,电阻性负载最大,纯感性负载最小。图1-2是阻性负载时相控方式的交流调压电路的输出电压波形。相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量,当负载是电动机时,会使电动机产脉动转矩和附加谐波损耗。另外它还会引起电源电压畸变。为减少对电源和负载的谐波影响,可在电源侧和负载侧分别加滤波网络。③斩波控制。斩波控制调压——使开关在一个电源周期中多次通断,将输入电压切成几个小段,用改变段的宽度或开关通断的周期来调节输出电压。斩控调压电路输出电压的质量较高,对电源的影响也较小。图1-2为斩波控制的交流调压电路的输出电压波形。图1-2相位控制的电压输出波形在斩波控制的交流调压电路中,为了在感性负载下提供续流通路,除了串联的双向开关S1外,还须与负载并联一只双向开关S2。当开关S1导通,S2关断时,输出电压等于输入电压;开关S1关断,S2导通时,输出电压为零。控制开关导通时间与关断时间之比即能控制交流调压器的输出电压。开关S1、S2动作的频率称斩波频率。斩波频率越高,输出电压中的谐波电压频率越高,滤波较容易。当斩波频率不是输入电源频率的整数倍时,输出电压中会产生谐波。当斩波频率较低时,谐波含量较多,对负载产生不良的影响。将斩波信号与电源电压锁相,可消除谐波。斩波控制的交流调压电路的功率开关元件必须采用功率晶体管或其他自关断元件,所以成本较高。交流-交流变流电路,是将一种形式的交流电变成另一种形式的交流电,在进行交流-交流变流时,可以改变电压、电流、频率和相位等参数。只改变相位而不改变交流电频率的控制,在交流电力控制中称为交流调压。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电力。这种电路不改变交流电的频率,称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位控制,可以方便地调节输出电压的有效值,这种电路称为交流调压电路。图1-3斩波交流调压电路斩波控制方式时,晶闸管要带有强迫关断电路或采用IGBT、MOSFET等可自关断器件,在每个电压周波中,开关元件多次通断,使电压斩波成多个脉冲,改变导通比即可实现调压。本课程设计采用斩控式单相交流调压方案。斩控式交流调压电路的原理图如图1-5所示,一般采用全控型器件作为开关器件。其基本原理和直流斩波电路有类似之处,只是直流斩波电路的输入是直流电压,而斩控式交流调压电路的输入是正弦交流电压。在交流电源u1的正半周,用V1进行斩波控制,用V3给负载电流提供续流通道;在u1的负半周,用V2进行斩波控制,用V4给负载电流提供续流通道。斩控式交流调压就是通过改变对晶闸管的导通的控制,可以是保持开关周期T不变,调节开关导通时间Ton,这种方式称为脉冲宽度调制(PWM调制),也可以是开关导通时间Ton不变,改变开关周期T,称为频率调制,还有一种混合型,就是Ton,和T都可调。实验室提供的是PWM调制,通过调节开关导通的时间,即调节占空比,就可以对输出电压的平均值进行调节。图1--5所示。由图可知,它是用一组频率恒定、占空比可调的脉冲,对正弦波电压进行调制后,得到边缘为正弦波、占空比可调的电压波形。该电压的调制频率f0,其基本谐波频率为±50Hz。改变占空比,即可改变输出电压。利用具有自关断能力的电力半导体器件就可方便地构成交流斩波调压电路。电源脉冲电压施加到变压器的原边,同时利用过零信号驱动Q1和Q2,实现变压器的原边电流续流。只要输出滤波器参数设计合理,就可以得到高正弦度的输出电压波形,开关频率越高效果越好。这种变换器的设计难点在于双向可控开关Q1与Q2之间的是否能够安全切换。因为开关并非理想特性,在二者之间换流时存在电源直通与变压器原边开路的可能性,而这两点是不期望的。为此必须在二者切换时采取安全换流策略。只需要利用电压传感器