一、概述

　　由于整流元件的特性，可以在整流電爐的閥側直接控制硅整流元件導通的相位角度，可以平滑的調整整流電壓的平均值，這種調壓方式稱為相控調壓。

　　相控調壓節(jié)電技術采用改善電動機外部運行環(huán)境實現(xiàn)動態(tài)電量管理，是與變頻器互補的交流電機兩大主流節(jié)電技術之一。它利用電機輕載時效率很低這一點，通過降低輸入電機的端電壓來提高電機效率。由于電機輕載時的鐵耗和機械損耗與額定負載時相差很小，故輕載時它們之和在總損耗中占得比重較大，因此效率很低。若輕載時降低輸入電壓，電機的反電勢和主磁通均減小，激磁電流中的磁化電流也隨之減小，并隨鐵芯飽和程度的下降而下降很多；鐵耗基本與U1的平方成正比例，同樣也減少較大；另外負載下降時負載電流也必將減小，隨之也減少了有功損耗。總之，負載下降時緊跟著調低輸入電壓的確可提高功率因數(shù)和效率，減少有功損耗。

二、原理

　　相控調壓技術采用閉環(huán)反饋系統(tǒng)進行優(yōu)化控制，通過實時測量電動機的電壓與電流波形，由于電動機為一感性負載，其電流與電壓波形通常存在一相位差，該相位差的大小與其負載的大小有關。相控器將實際相位差與依據(jù)電動機特性的理想相位差進行比較，并依此來控制 SCR可控硅整流橋觸發(fā)角以給電動機提供優(yōu)化的電流和電壓，以便及時調整輸入電機的功率，實現(xiàn)“所供即所需”。

　　相控技術還采用了可控硅半導體與集成芯片檢測與控制觸發(fā)系統(tǒng)來實現(xiàn)無觸點開關功能，其檢測和控制集成芯片的高速處理特性和 SCR的快速反應特點，使得相控器裝置能自動處理各種工況下的電動機動態(tài)特性，具有軟啟動、節(jié)能、優(yōu)化運行及保護等特性。采用最新的集成電路芯片控制技術，不斷地檢測電機的工作狀態(tài)，從而改變輸入的電壓。當檢測到電機在輕載或負載不斷變化時，通過可控硅能在百分之一秒以內調整輸入電機的電壓，使電機的輸出功率與實時負載剛好匹配，從而減低銅損、鐵損，改善電機啟動、停機性能，達到節(jié)電效果。

三、分析

　　單相相控交流調壓電路如圖1所示。兩個晶閘管反并聯(lián)與負載串聯(lián)，通過改變控制角來調節(jié)晶閘管的導通時間，進而起到調節(jié)負載電壓有效值的作用。與晶閘管相控整流電路類似，負載性質會對電路的工作情況有較大的影響，下面分別對純電阻負載和電感性負載進行分析。

圖1.單相相控交流調壓電路

電阻性負載

　　電源正半周VT1承受正向電壓，在ωt=α時觸發(fā)VT1導通，負載電壓uo=u，由于是電阻性負載，負載電流io=u/R，到ωt=π時，正半周結束，io=0，VT1關斷。此后uo=0。在電源負半周，VT2承受正向電壓，ωt=π+α時VT2被觸發(fā)導通，uo=u，ωt=2π時，VT2關斷。負載電壓的波形如圖2所示：

圖2.純電阻負載波形圖

負載電壓的有效值Uo為

隨著控制角的增大，負載電壓減小，控制角的移相范圍為0<α<π。由于是純電阻負載，負載電流瞬時值io與負載電壓uo呈正比關系，負載電壓有效值與負載電流有效值的關系為U0=I0R。電源側的視在功率S為S=UI0。電源輸出的有功功率P為P=U0I0。功率因數(shù)為

相控作用使電流發(fā)生滯后，并且波形也發(fā)生畸變，所以即使純電阻負載功率因數(shù)也不為1。而且控制角越大，功率因數(shù)越低，這是相控電路普遍存在的一個缺點。

電感性負載

　　帶電感性負載的單相交流調壓電流如圖3所示。ωt=α時VT1導通，負載電壓uo=u，電流開始上升，由于電感的作用，io與uo不呈正比關系，電感的作用還使晶閘管延遲關斷，在電壓正半周結束后的一段時間VT1仍導通，直到負載電流下降到0時VT1關斷。ωt=π+α時觸發(fā)VT2，VT2的導通時間也將持續(xù)到負半周結束io下降到零的時刻。可見晶閘管的導通角θ>π-α。電感性負載時負載電壓和電流的波形如圖4所示。

圖3.帶電感性負載單相交流調壓電路

圖4.感性負載波形圖

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