§3-2直流调速系统的可控直流电源..doc

直流电机三种调速方式： ① 改变电枢供电电压 ② 改变励磁磁通 ③ 改变电枢回路电阻 ?其中，改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压或者改变励磁磁通，都需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种：????（1）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。????（2）静止可控整流器。用静止的可控整流器，如汞弧整流器和晶闸管整流装置，产生可调的直流电压。????（3）直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。 ????下面分别对各种可控直流电源以及由它供电的直流调速系统作概括性介绍。 一、旋转变流机组 1、定义：用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压。 2、G-M系统 （1）定义 （2）G-M系统的结构及主要职能 其中：放大装置P21 （3）调速原理分析 （4）可逆运行原理及机械特性 3、以旋转变流机组供电的直流调速系统的特点P18 二、静止可控整流器 1、定义：用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。 2、发展：汞弧整流器—离子拖动系统——————晶闸管可控整流器—V-M系统 从20世纪50年代开始，采用汞弧整流器和闸流管这样的静止变流装置来代替旋转变流机组，形成所谓的离子拖动系统。离子拖动系统克服旋转变流机组的许多缺点，而且缩短了响应时间，但是由于汞弧整流器造价较高，体积仍然很大，维护麻烦，尤其是水银如果泄漏，将会污染环境，严重危害身体健康。因此，应用时间不长，到了20世纪60年代又让位给更为经济可靠的晶闸管整流器。? 1957年，晶闸管问世，它是一种大功率半导体可控整流元件，俗称可控硅整流元件，简称“可控硅”，20世纪60年代起就已生产出成套的晶闸管整流装置。晶闸管问世以后，变流技术出现了根本性的变革。目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管－电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward-Leonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。 3、V-M系统组成及其职能 用晶闸管触发整流整流电路实现电枢电压可调，从而达到改变电机转速的目的。它属于开环系统。 二极管整流器用于给励磁绕组供电， VT是晶闸管可控整流器。 通过调节触发装置GT控制电压来移动触发脉冲的相位，即可通过改变整流电压以实现平滑调速。 4、调速原理 V是晶闸管可控整流器，它可以是任意一种整流电路，通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，从而改变整流输出电压平均值，实现电动机的平滑调速。 5、V-M系统与G-M系统比较的优缺点 优点 和旋转变流机组及离子拖动变流相比，晶闸管整流不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上显示出很大的优越性。晶闸管可控整流器的功率放大倍数大约在，控制功率小，有利于微电子技术引入到强电领域；在控制作用的快速性上也大大提高，有利于改善系统的动态性能。与旋转变流机组和汞弧整流器相比，具有控制灵敏、响应快、占地面积小、能耗低、效率高、噪声小、维护方便等优点，因而得到了广泛应用。过去数十年来，直流电动机调速系统绝大部分都采用晶闸管一电动机系统。 缺点 （1）晶闸管一般是单向导电元件，晶闸管整流器的电流是不允许反向的，这给电动机实现可逆运行造成困难。必须实现四象限可逆运行时，只好采用开关切换或正、反两组全控型整流电路，构成V-M可逆调速系统，后者所用变流设备要增多一倍。 （2）晶闸管元件对于过电压、过电流以及过高的du/dt和di/dt十分敏感，其中任一指标超过允许值都可能在很短时间内元件损坏，因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件，而且在选择元件时还应保留足够的余量，以保证晶闸管装置的可靠运行。??（3）晶闸管的控制原理决定了只能滞后触发，因此，晶闸管可控制整流器对交流电源来说相当于一个感性负载，吸取滞后的无功电流，因此功率因素低，特别是在深调速状态，即系统在较低速运行时，晶闸管的导通角很小，使得系统的功率因素很低，并产生较大的高次谐波电流，引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备。如果采用晶闸管整流装置的调速系统在电网中所占容量比重较大，将造成所谓的“电力公害”。为此，应采取相应的无功补偿、滤波和高次谐波的抑制措施。??（4）晶闸管整流装置的输出电压是脉动的，而且脉波数总是有限的。如果主电路电感不是非常大，则输出电流总存在连续和断续两种情况，因而机械特性也有连续和断续两段，连续段特性比较硬，基本上还是直线；断续段特性则很软，而且呈现出显著的非线性。 三、直流斩波器和脉宽调制变换器 1、定义：用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波