單相交流調(diào)壓電路

對(duì)單相交流電的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的電路。用在電熱控制、交流電動(dòng)機(jī)速度控制、燈光控制和交流穩(wěn)壓器等場合。與自耦變壓器調(diào)壓方法相比，交流調(diào)壓電路控制方便，調(diào)節(jié)速度快，裝置的重量輕、體積小，有色金屬消耗也少。

交流調(diào)壓電路的一般結(jié)構(gòu)如圖1a所示。按一定的規(guī)律控制交流開關(guān)S1的通斷，即可控制輸出的負(fù)載電壓u0。按單相交流調(diào)壓電路的控制方式有周波控制調(diào)壓、相位控制調(diào)壓和斬波控制調(diào)壓。采用前兩種控制方式的單相交流調(diào)壓電路如圖1b所示。圖1c所示。是斬波控制的單相交流調(diào)壓電路，圖中的雙向開關(guān)S2是續(xù)流開關(guān)。

周波控制調(diào)壓 適用于負(fù)載熱時(shí)間常數(shù)較大的電熱控制系統(tǒng)?？刂茍D1b所示。中晶閘管導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間之比，使交流開關(guān)在某幾個(gè)周波連續(xù)導(dǎo)通，某幾個(gè)周波連續(xù)關(guān)斷，如此反復(fù)循環(huán)地運(yùn)行，其輸出電壓的波形如圖2所示。改變導(dǎo)通的周波數(shù)和控制周期的周波數(shù)之比即可改變輸出電壓。為了提高輸出電壓的分辨率，必須增加控制周期的周波數(shù)。為了減少對(duì)周圍通信設(shè)備的干擾，晶閘管在電源電壓過零時(shí)開始導(dǎo)通。在負(fù)載容量很大時(shí)，開關(guān)的通斷將引起對(duì)電網(wǎng)的沖擊，產(chǎn)生由控制周期決定的分?jǐn)?shù)次諧波，這些分?jǐn)?shù)次諧波引起電網(wǎng)電壓閃變。這是其缺陷。

利用控制觸發(fā)滯后角α的方法,控制輸出電壓。晶閘管承受正向電壓開始到觸發(fā)點(diǎn)之間的電角度稱為觸發(fā)滯后角α。在有效移相范圍內(nèi)改變觸發(fā)滯后角，即能改變輸出電壓。有效移相范圍隨負(fù)載功率因數(shù)不同而不同，電阻性負(fù)載最大,純感性負(fù)載最小。圖3是阻性負(fù)載時(shí)相控方式的交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形。相控交流調(diào)壓電路輸出電壓包含較多的諧波分量，當(dāng)負(fù)載是電動(dòng)機(jī)時(shí)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附加諧波損耗。另外它還會(huì)引起電源電壓畸變。為減少對(duì)電源和負(fù)載的諧波影響，可在電源側(cè)和負(fù)載側(cè)分別加濾波網(wǎng)絡(luò)。

使開關(guān)在一個(gè)電源周期中多次通斷，將輸入電壓切成幾個(gè)小段，用改變小段的寬度或開關(guān)通斷的周期來調(diào)節(jié)輸出電壓。斬控調(diào)壓電路輸出電壓的質(zhì)量較高,對(duì)電源的影響也較小。圖4是斬波控制的交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形。在斬波控制的交流調(diào)壓電路中，為了在感性負(fù)載下提供續(xù)流通路，除了串聯(lián)的雙向開關(guān)S1外，還須與負(fù)載并聯(lián)一只雙向開關(guān)S2。當(dāng)開關(guān) S1導(dǎo)通，S2關(guān)斷時(shí)，輸出電壓等于輸入電壓;開關(guān)S1關(guān)斷，S2導(dǎo)通時(shí),輸出電壓為零?？刂崎_關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間之比即能控制交流調(diào)壓器的輸出電壓。開關(guān) S1、S2動(dòng)作的頻率稱斬波頻率。斬波頻率越高,輸出電壓中的諧波電壓頻率越高,濾波較容易。當(dāng)斬波頻率不是輸入電源頻率的整數(shù)倍時(shí)，輸出電壓中會(huì)產(chǎn)生分?jǐn)?shù)次諧波。當(dāng)斬波頻率較低時(shí)，分?jǐn)?shù)次諧波較大，對(duì)負(fù)載產(chǎn)生惡劣的影響。將斬波信號(hào)與電源電壓鎖相，可消除分?jǐn)?shù)次諧波。斬波控制的交流調(diào)壓電路的功率開關(guān)元件必須采用功率晶體管或其他自關(guān)斷元件，所以成本較高。

對(duì)三相交流電的

用晶閘管或其他功率開關(guān)元件組成的雙向開關(guān)接至三相交流電源和三相負(fù)載之間，當(dāng)兩個(gè)以上的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓通過開關(guān)加到負(fù)載上；當(dāng)開關(guān)阻斷時(shí)，電源電壓被開關(guān)所隔離，負(fù)載上電壓為零。通過控制雙向開關(guān)的通斷控制輸出的三相交流電壓。三相交流調(diào)壓電路用在容量較大的電熱控制，交流電動(dòng)機(jī)速度控制、三相交流穩(wěn)壓器等場合。它的控制方式可分為周波控制方式、相位控制方式和斬波控制方式。負(fù)載的連接方式可分為星形有中線、星形無中線和三角形等連接方式。其中以無中線的星形連接和三角形連接較為常用。

用一對(duì)反并聯(lián)的晶閘管代替圖1中的開關(guān)即構(gòu)成晶閘管三相交流調(diào)壓電路。晶閘管交流調(diào)壓電路可以采用周波控制方式或相位控制方式控制輸出電壓(見單相交流調(diào)壓電路)。圖2是周波控制方式的三相交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形。周波控制方式適用于負(fù)載熱時(shí)間常數(shù)較大的電熱控制系統(tǒng)。在容量很大時(shí),開關(guān)的通斷引起對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而引起電源電壓的閃變。圖3是相位控制方式的三相交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形。相位控制方式適用于三相交流電動(dòng)機(jī)速度控制或電熱控制。相位控制方式的主要缺點(diǎn)是輸出電壓諧波分量大；產(chǎn)生射頻干擾，對(duì)負(fù)載和周圍的電信設(shè)備產(chǎn)生不良影響（見高次諧波抑制）。與周波控制方式相比，相位控制方式控制電路較復(fù)雜，但輸出電壓可連續(xù)快速地調(diào)節(jié)。與單相或三相有中線相位控制的交流調(diào)壓電路相比，三相無中線的相控式交流調(diào)壓電路輸出電壓諧波較小。

圖4是一種斬波控制的三相交流調(diào)壓電路的線路圖和它的輸出電壓波形。開關(guān)SA和SB以遠(yuǎn)高于電源頻率的開關(guān)頻率互補(bǔ)導(dǎo)通。通過控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間之比控制輸出電壓。斬波控制的三相交流調(diào)壓電路輸出電壓質(zhì)量較高，對(duì)電源電壓的影響也較小。它的主要缺點(diǎn)是調(diào)壓器的成本較高。

在電路中只具有單一的交流電壓，在電路中產(chǎn)生的電流，電壓都以一定的頻率隨時(shí)間變化。比如在單個(gè)線圈的發(fā)電機(jī)中（即只有一個(gè)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)）。在線圈中只產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢

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這樣的交流電便是單相交流電。