《电力电子技术》课题二 直流调速装置

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1、课题二直流调速装置 【学习目标】：完成本模块的学习后，能够：1．1． 掌握单相桥式可控整流电路的工作原理。2．2． 掌握有源逆变电路的工作原理。3．识别GTO的器件，了解其功能和作用。3．3． 掌握GTO的工作原理。5．分析晶闸管直流调速装置的工作原理。 【课题描述】：可控整流电路的应用是电力电子技术中应用最为广泛的一种技术。本课题将以直流调速装置为例，让大家了解单相桥式可控整流电路和有源逆变电路在直流调速装置中的应用。内圆磨床主要用于磨削圆柱孔和小于60°的圆锥孔，内圆磨床主轴电动机采用晶闸管单相桥式半控整流电

2、路供电的直流电动机调速装置。图2－1（a）为常见内圆磨床外形图，图2－1(b)为内圆磨床主轴电动机直流调速装置电气线路图。（a）      稳压电路：提供给定电压单结晶体管触发电路：VT1、VT2提供触发脉冲单相桥式半控整流电路：提供电枢电压单相桥式不可控整流电路：提供励磁电压   （b）图2－1内圆磨床及主轴电动机直流调速装置电气线路图如图2—1（b)所示，内圆磨床主轴电动机直流调速装置的主电路采用晶闸管单相桥式半控整流电路，控制回路则采用了结构简单的单结晶体管触发电路。单结晶体管触发电路在课题一中已详细介绍，

3、下面具体分析与该电路有关的知识：单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路。 【相关知识】：一、单相桥式整流电路单相桥式整流电路输出的直流电压、电流脉冲程度比单相半波整流电路输出的直流电压、电流小，且可以改善变压器存在直流磁化的现象。单相桥式整流电路分为单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路。1．单相桥式全控整流电路（1）电阻性负载单相桥式整流电路带电阻性负载的电路及工作波形如图2－2所示。(a)电路图(b)波形图图2－2　单相桥式全控整流电路电阻性负载晶闸管VT1和VT4为一组桥臂，而VT2和VT4组成另一

4、组桥臂。在交流电源的正半周区间，即a端为正，b端为负，VT1和VT4会承受正向阳极电压，在相当于控制角的时刻给VT1和VT4同时加脉冲，则VT1和VT4会导通。此时，电流id从电源a端经VT1、负载Rd及VT4回电源b端，负载上得到电压ud为电源电压u2（忽略了VT1和VT4的导通电压降），方向为上正下负，VT2和VT3则因为VT1和VT4的导通而承受反向的电源电压u2不会导通。因为是电阻性负载，所以电流id也跟随电压的变化而变化。当电源电压u2过零时，电流id也降低为零，也即两只晶闸管的阳极电流降低为零，故VT

5、1和VT4会因电流小于维持电流而关断。而在交流电源负半周区间，即a端为负，b端为正，晶闸管VT2和VT3会承受正向阳极电压，在相当于控制角的时刻给VT2和VT3同时加脉冲，则VT2和VT3被触发导通。电流id从电源b端经VT2、负载Rd及VT3回电源a端，负载上得到电压ud仍为电源电压u2，方向也还为上正下负，与正半周一致。此时，VT1和VT4则因为VT2和VT3的导通而承受反向的电源电压u2而处于截止状态。直到电源电压负半周结束，电源电压u2过零时，电流id也过零，使得VT2和VT3关断。下一周期重复上述过程。

6、从图中可看出，负载上的直流电压输出波形与单相半波时多了一倍，晶闸管的控制角可从0°～180°，导通角为。晶闸管承受的最大反向电压为，而其承受的最大正向电压为。单相全控桥式整流电路带电阻性负载电路参数的计算：①．输出电压平均值的计算公式：②．负载电流平均值的计算公式：③．输出电压的有效值的计算公式：④．负载电流有效值的计算公式：⑤．流过每只晶闸管的电流的平均值的计算公式：⑥．流过每只晶闸管的电流的有效值的计算公式：⑦．晶闸管可能承受的最大电压为：（2）电感性负载图2－3为单相桥式全控整流电路带电感性负载的电路。假设

7、电路电感很大，输出电流连续，电路处于稳态。(a)电路图(b)波形图图2－3　单相桥式全控整流电路带电感性负载在电源u2正半周时，在相当于角的时刻给VT1和VT4同时加触发脉冲，则VT1和VT4会导通，输出电压为ud＝u2。至电源电压过零变负时，由于电感产生的自感电动势会使VT1和VT4继续导通，而输出电压仍为ud＝u2，所以出现了负电压的输出。此时，可关断晶闸管VT2和VT3虽然已承受正向电压，但还没有触发脉冲，所以不会导通。直到在负半周相当于角的时刻，给VT2和VT3同时加触发脉冲，则因VT2的阳极电压比VT1

8、高，VT3的阴极电位比VT4的低，故VT2和VT3被触发导通，分别替换了VT1和VT4，而VT1和VT4将由于VT2和VT3的导通承受反压而关断，负载电流也改为经过VT2和VT3了。由图2－3（b）的输出负载电压ud、负载电流id的波形可看出，与电阻性一负载相比，ud的波形出现了负半周部分，id的波形则是连续的近似的一条直线，这是由于电感中的电流不能突变，电感起到了平波的