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

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 G-M系统工作原理： 由原动机（柴油机、交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： 1.1.2 静止式可控整流器 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 （一）晶闸管的工作原理 （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 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。 （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。 IT(AV)计算方法： （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。 （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。 在单相相控整流电路中，定义晶闸管从承受正向电压起到触发导通之间的电角度α称为控制角(或移相角)，晶闸管在一个周期内导通的电角度称为导通角，用θ表示。 上式表明，只要改变控制角α(即改变触发时刻)，就可以改变整流输出电压的平均值，达到相控整流的目的。 由于负载中存在电感，使负载电压波形出现负值部分，晶闸管的流通角θ变大，且负载中L越大，θ越大，输出电压波形图上负压的面积越大，从而使输出电压平均值减小。 在大电感负载ωLR的情况下，负载电压波形图中正负面积相近，即不论α为何值， ，都有 。 优点： 线路简单，调整方便； 缺点： （1）输出电压脉动大，负载电流脉动大（电阻性负载时）。 （2）整流变压器次级绕组中存在直流电流分量， 使铁芯磁化，变压器容量不能充分利用。若不用变压器，则交流回路有直流电流，使电网波形畸变引起额外损耗。 应用： 单相半波可控整流电路只适于小容量、波形要求不高的场合。 3）单节晶闸管触发电路 （2） 单相桥式相控整流电路 图1-2-19 单相全控桥式整流电路带反电势负载电路与波形图 （3) 三相半波相控整流电路 在ωt1～ωt2期间，ωt1时刻触发晶闸管Ｔ１导通，负载上得到Ａ相电压uA； 在ωt2～ωt3期间，ωt2时刻触发Ｔ２导通，负载上得到B相电压uB， 关断Ｔ１； 在ωt3 ～ωt4时期间，ωt3刻触发Ｔ３导通，负载上得到Ｃ相电压uC，并关断Ｔ２。 电阻负载参数计算 电路特点： 大电感负载参数计算 (4) 三相桥式相控整流电路 补：同步信号为锯齿波触发电路 锯齿波形成： 同步移相 1.2.3 直流斩波器或脉宽调制变换器 在干线铁道电力机车、工矿电力机车、城市有轨和无轨电车和地铁电机车等电力牵引设备上，常采用直流串励或复励电动机，由恒压直流电网供电，过去用切换电枢回路电阻来控制电机的起动、制动和调速，在电阻中耗电很大。 1. 直流斩波器