直流调速系统 课件(教师版)1-2.pptVIP

1.2 晶闸管-电动机（V-M）系统的主要问题 内 容 提 要 （1）触发脉冲相位控制 （2）电流脉动及其波形的连续与断续 （3）抑制电流脉动的措施 （4）晶闸管—电动机系统的机械特性 （5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和 传递函数 晶闸管-电动机（V-M）系统 V-M系统主要是通过调节触发装置的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud ，从而实现平滑调速。 1.2.1 触发脉冲相位控制 在如图可控整流电路中，调节触发装置 GT 输出脉冲的相位，即可很方便地改变可控整流器 VT 输出瞬时电压 ud 的波形，以及输出平均电压 Ud 的数值。 等效电路分析 如果把整流装置内阻移到装置外边，看成是其负载电路电阻的一部分，那么，整流电压便可以用其理想空载瞬时值 ud0 和平均值 Ud0 来表示，相当于用图示的等效电路代替实际的整流电路。 瞬时电压平衡方程 对ud0进行积分，即得理想空载整流电压平均值Ud0 。 用触发脉冲的相位角? 控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。 Ud0与触发脉冲相位角 ? 的关系因整流电路的形式而异，对于一般的全控整流电路，当电流波形连续时，Ud0 = f (?) 可用下式表示 整流电压的平均值计算 表1-1 不同整流电路的整流电压波形峰值、脉波数及平均整流电压 整流与逆变状态 当 0 ? ?/2 时，Ud0 0 ，晶闸管装置处于整流状态，电功率从交流侧输送到直流侧； 当 ?/2 ? ?max 时， Ud0 0 ，装置处于有源逆变状态，电功率反向传送。 为避免逆变颠覆，应设置最大的移相角限制。相控整流器的电压控制曲线如下图： 逆变颠覆限制 1.2.2 电流脉动及其波形的连续与断续 由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况，这是V-M系统不同于G-M系统的又一个特点。当V-M系统主电路有足够大的电感量，而且电动机的负载也足够大时，整流电流便具有连续的脉动波形。当电感量较小或负载较轻时，在某一相导通后电流升高的阶段里，电感中的储能较少；等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已经衰减到零，于是，便造成电流波形断续的情况。 V-M系统主电路的输出 1.2.3 抑制电流脉动的措施 在V-M系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是： 设置平波电抗器； 增加整流电路相数； 采用多重化技术。 （1）平波电抗器的设置与计算 单相桥式全控整流电路 三相半波整流电路 三相桥式整流电路 （2）多重化整流电路 如图电路为由2个三相桥并联而成的12脉波整流电路，使用了平衡电抗器来平衡2组整流器的电流。 1.2.4 晶闸管-电动机系统的机械特性 （1）电流连续情况 改变控制角?，得一族平行直线，这和G-M系统的特性很相似，如图1-10所示。 图中电流较小的部分画成虚线，表明这时电流波形可能断续，式（1-9）已经不适用了。 （2）电流断续情况 （3）电流断续机械特性计算 当阻抗角? 值已知时，对于不同的控制角??，可用数值解法求出一族电流断续时的机械特性。 对于每一条特性，求解过程都计算到 ? = 2?/3为止，因为? 角再大时，电流便连续了。对应于 ? = 2?/3 的曲线是电流断续区与连续区的分界线。 （4）V-M系统 机械特性 （5）V-M系统机械特性的特点 图1-11绘出了完整的V-M系统机械特性，分为电流连续区和电流断续区。由图可见： 当电流连续时，特性还比较硬； 断续段特性则很软，而且呈显著的非 线性，理想空载转速翘得很高。 1.2.5 晶闸管触发和整流装置的 放大系数和传递函数 在进行调速系统的分析和设计时，可以把晶闸管触发和整流装置当作系统中的一个环节来看待。 应用线性控制理论进行直流调速系统分析或设计时，须事先求出这个环节的放大系数和传递函数。 实际的触发电路和整流电路都是非线性的，只能在一定的工作范围内近似看成线性环节。 如有可能，最好先用实验方法测出该环节的输入-输出特性，即曲线，图1-13是采用锯齿波触发器移相时的特性。设