對單相交流電的電壓進行調節的電路。用在電熱控制、交流電動機速度控制、燈光控制和交流穩壓器等場合。與自耦變壓器調壓方法相比,交流調壓電路控制方便,調節速度快,裝置的重量輕、體積小,有色金屬消耗也少。

  結構原理 交流調壓電路的一般結構如圖1a所示。

按一定的規律控制交流開關 S 1的通斷,即可控制輸出的負載電壓u 0。按單相交流調壓電路的控制方式有周波控制調壓、相位控制調壓和斬波控制調壓。采用前兩種控制方式的單相交流調壓電路如圖1b所示。圖1c所示。是斬波控制的單相交流調壓電路,圖中的雙向開關 S 2是續流開關。

  周波控制調壓 適用於負載熱時間常數較大的電熱控制系統。控制圖1b所示。中晶閘管導通時間與關斷時間之比,使交流開關在某幾個周波連續導通,某幾個周波連續關斷,如此反復循環地運行,其輸出電壓的波形如圖2所示。

改變導通的周波數和控制周期的周波數之比即可改變輸出電壓。為瞭提高輸出電壓的分辨率,必須增加控制周期的周波數。為瞭減少對周圍通信設備的幹擾,晶閘管在電源電壓過零時開始導通。在負載容量很大時,開關的通斷將引起對電網的沖擊,產生由控制周期決定的分數次諧波,這些分數次諧波引起電網電壓閃變。這是其缺陷。

  相位控制調壓 利用控制觸發滯後角α的方法,控制輸出電壓。晶閘管承受正向電壓開始到觸發點之間的電角度稱為觸發滯後角α。在有效移相范圍內改變觸發滯後角,即能改變輸出電壓。有效移相范圍隨負載功率因數不同而不同,電阻性負載最大,純感性負載最小。圖3是阻性負載時相控方式的交流調壓電路的輸出電壓波形。

相控交流調壓電路輸出電壓包含較多的諧波分量,當負載是 電動機時,會使電動機產生脈動轉矩和附加諧波損耗。另外它還會引起電源電壓畸變。為減少對電源和負載的諧波影響,可在電源側和負載側分別加濾波網絡。

  斬波控制調壓 使開關在一個電源周期中多次通斷,將輸入電壓切成幾個小段,用改變小段的寬度或開關通斷的周期來調節輸出電壓。斬控調壓電路輸出電壓的質量較高,對電源的影響也較小。圖4是斬波控制的交流調壓電路的輸出電壓波形。

在斬波控制的交流調壓電路中,為瞭在感性負載下提供續流通路,除瞭串聯的雙向開關S 1外,還須與負載並聯一隻雙向開關 S 2。當開關 S 1導通, S 2關斷時,輸出電壓等於輸入電壓;開關 S 1關斷, S 2導通時,輸出電壓為零。控制開關導通時間與關斷時間之比即能控制交流調壓器的輸出電壓。開關 S 1、S 2動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。當斬波頻率不是輸入電源頻率的整數倍時,輸出電壓中會產生分數次諧波。當斬波頻率較低時,分數次諧波較大,對負載產生惡劣的影響。將斬波信號與電源電壓鎖相,可消除分數次諧波。斬波控制的交流調壓電路的功率開關元件必須采用 功率晶體管或其他自關斷元件,所以成本較高。