电机调速应用技术及实训 教学课件 作者 葛芸萍 主编 项目一2 直流调速用可控直流电源.ppt

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1、任务2直流调速用可控直流电源根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。本节介绍几种主要的可控直流电源。常用的可控直流电源有以下三种：旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。1.2.1旋转变流机组图1-2-1旋转变流机组供电的直流调速系统（G-M系统）G-M系统工作原理：由原动机（柴油机、交

2、流异步或同步电动机）拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流if即可改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n。这样的调速系统简称G-M系统，国际上通称Ward-Leonard系统。G-M系统特性：n第I象限第IV象限OTeTL-TLn0n1n2第II象限第III象限图1-2-2G-M系统机械特性1.1.2静止式可控整流器图1-2-3晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）V-M系统工作原理：晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统，又称静止的Ward-Leonard系统），图中VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的

3、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晶闸管图1-2-4晶闸管的外型及符号螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构常用晶闸管的结构（一）晶闸管的工作原理图1-2-5晶闸管的内部结构和等效电路(1)导通：阳极施加正向电压;门极G也加正向电压(2）阻断：晶闸管A、K间只有很小的正向漏电流晶闸管(单向导电性),导通条件为阳极正偏和门极加正向触发电流。（二）晶闸管的特性与主要参数定义：晶闸管阳极与阴极之间的电压Ua与阳极电流Ia的关系曲线称为晶闸管的伏安特性。图1-2-6晶闸管阳极伏安特性晶闸管的伏安特性1-2-7晶闸管的开通和关

4、断过程波形晶闸管的开关特性正向重复峰值电压UDRM:反向重复峰值电压URRM:晶闸管铭牌标注的额定电压通常取UDRM与URRM中的最小值,选用时，额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2～3倍。（1）晶闸管的重复峰值电压─－额定电压UTe晶闸管的主要参数（2）晶闸管的额定通态平均电流─额定电流IT(AV)在选用晶闸管额定电流时，根据实际最大的电流计算后至少还要乘以1.5～2的安全系数，使其有一定的电流裕量。定义：在环境温度为40℃和规定的冷却条件下,晶闸管在电阻性负载导通角不小于170°的单相工频正弦半波电路中,当结温稳定且不超过额

5、定结温时所允许的最大通态平均电流。注意IT(AV)计算方法：（1-2-1）（1-2-2）根据额定电流的定义可知，额定通态平均电流是指在通以单相工频正弦波电流时的允许最大平均电流。额定电流有效值为：额定电流(平均电流)为：正弦半波电流的峰值（3）门极触发电流IGT和门极触发电压UGT在室温下，晶闸管加6V正向阳极电压时，使元件完全导通所必须的最小门极电流，称为门极触发电流IGT。对应于门极触发电流的门极电压称为门极触发电压UGT。（4）通态平均电压UT(AV)在规定环境温度、标准散热条件下，元件通以正弦半波额定电流时，阳极与阴极间电压降的平均值，称通态平均电压(又称

6、管压降)（5）维持电流ＩＨ和掣住电流ＩL维持电流ＩＨ：在室温下门极断开时，元件从较大的通态电流降至刚好能保持导通的最小阳极电流为维持电流ＩH。掣住电流ＩL：给晶闸管门极加上触发电压，当元件刚从阻断状态转为导通状态就撤除触发电压，此时元件维持导通所需要的最小阳极电流称掣住电流ＩL。快速晶闸管(FastSwitchingThyristor—FST）（三）晶闸管的派生器件双向晶闸管(TRIAC)逆导晶闸管(RTC)光控晶闸管(LTT)图1-2-8单相半波可控整流1）电阻性负载（1）单相半波相控整流电路电路图2晶闸管整流电路ωtωtωtωtu2ugud,iduToooou

7、2π2π3πu2-αθαθUdiuTTuTuuR12dd单相半波相控整流电路tUwsin22u2=α：控制角(或移相角)θ：导通角图1-2-9单相半波相控整流波形分析电源正半周，晶闸管承受正电压，ωt<α期间无触发脉冲，T正向阻断承受全部电压，负载Rd中无电流通过,负载上电压ud为零；ωt=α时,T触发导通，电源电压全部加在负载上（忽略管压降）；ωt=π时，电压过零，随着电压的下降电流也下降，当电流下降到小于晶闸管的维持电流时，晶闸管T关断，此时、均为零。电源负半周，T承受反压，一直处于反相阻断状态。如图1-2-9（b）所示。工作原理在单相相控整流电路中，定义晶闸

8、管从承受正