《电力电子课件第2章h》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子课件第2章h（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.9 晶闸管晶闸管-直流电动机系统的机械特性直流电动机系统的机械特性 v晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统称为晶闸管晶闸管-直流电动机系统直流电动机系统。它是电力拖动系统中主要的一种，也是可控整流装置的主要用途之一。v 对该系统的研究包括两个方面：其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。 本节主要从第二个方面进行分析 。2.9.1 工作于整流状态时工作于整流状态时v整流电路接反电动势负载时，负载电流断续，对整流电路和电动机的工作都很不利。v通常在电枢回路串联一平波电抗器，保证负载电流在较大范围内连续，如右图所示。v此时，整流电路直流电压的平
2、衡方程为 Ud=EM+RId+2U (2-66) 式中，R=RB+RM+3XB/。EM为电动机的反电动势RId为负载平均电流Id所引起的各种电压降 变压器的电阻压降RBId 电枢电阻压降RMId 由重叠角引起的电压降3XBId/U为晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值v整流电压的交流分量则全部降落在电抗器上。1. 电流连续时电动机的机械特性电流连续时电动机的机械特性v在电机学中，已知直流电动机的反电动势为EM=Cen 式中， Ce由电动机结构决定的电动势常数； 电动机磁场每对磁极下的磁通量，单位（韦伯）； n电动机的转速，单位（转/分）。v根据式(2-66)可得出不同控制角时EM与Id的关系E
3、M = 2.34U2 Cos RId2U 故转速与电流的机械特性关系式为(2-67)vU的值一般为1V左右，可忽略，那么v根据上式可作出不同时n与Id的关系，如右图所示。v可见其机械特性与由直流发电机供电时的机械特性是相似的，是一组平行的直线，其斜率由于内阻不一定相同而稍有差异。v调节，即可调节电动机的转速。 30，电动机的实际空载反电动势都是 当30以后，空载反电动势为 电流连续时的理想空载反电动势（ =30，忽略U） E0=2.34U2Cos30=2.03U2 实际当Id减小至某一定值Id min以后，电流变为断续，这个 E0 是不存在的，真正的理想空载点远大于此值。2. 电流断续时电动机
4、的机械特性电流断续时电动机的机械特性 由于整流电压是一个脉动的直流电压，当电动机的负载减小时，平波电抗器中的电感储能减小，致使电流不再连续，此时电动机的机械特性也就呈现出非线性。EM=f (Id)电动机的理想空载转速抬高。机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。随着的增加，进入断续区的电流值加大。越大，变压器加给晶闸管阳极上的负电压时间越长，电流要维持导通，必须要求平波电抗器储存较大的磁能，而电抗器的L为一定值的情况下，要有较大的电流Id才行。1233045v电流断续时电动机机械特性的特点：电流断续时电动机机械特性的特点：v一般只要主电路电感足够大，可以只考虑电流连续段，完全按
5、线性处理。v当低速轻载时，断续作用显著，可改用另一段较陡的特性来近似处理，其等效电阻比实际的电阻R要大一个数量级。v整流电路为三相全控桥时，在最小负载电流为Idmin时，为保证电流连续所需的主回路电感量为L=0.693U2/Idmin（mH）v对于三相半波可控整流电路带电动机负载的系统，有L=1.46U2/Idmin（mH）vL中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。Idmin一般取电动机额定电流的5%10%。2.9.2 工作于有源逆变状态时工作于有源逆变状态时1. 电流连续时电动机的机械特性电流连续时电动机的机械特性v主回路电流连续时的机械特性由电压平衡式Ud=EM+RId+2
6、U决定v逆变时由于Ud= Ud0Cos，EM反接，得EM = (Ud0Cos+RId +2U) 因为EM=Cen，可求得电动机的机械特性方程式（忽略U ）n = (Ud0Cos+RId)/ (Ce ) v对应不同的逆变角，可得一组平行的机械特性族，如右图中第4象限虚线以右所示。理想空载转速上翘很多，机械特性变软，且呈现非线性。说明逆变状态的机械特性是整流状态的延续。2. 电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性v逆变电流断续时电动机的机械特性，与整流时十分相似：纵观控制角由小变大，电动机的机械特性则逐渐的由第1象限往下移，进而到达第4象限。逆变状态的机械特性同样还可表示在第2象限里
7、，与它对应的整流状态的机械特性则表示在第3象限里。v下图是电动机在四象限运行的机械特性v图中第1、第4象限中的特性和第3、第2象限中的特性是分别属于两组变流器的，它们输出整流电压的极性彼此相反，故分别标以正组和反组变流器。第2象限：正转，电动机作发电运行，反组桥工作在逆变状态，N/2），EMUd（下标中有表示逆变，N表示反组）第1象限：正转，电动机作电动运行，正组桥工作在整流状态，P/2，EMUd(下标中有表示整流，P表示正组）2.9.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统v电动机都可四象限运行v可根据电动机所需运转状态来决定哪一组变流器工作及其工作状态第3象限：反转，电动机作电动运行，
8、反组桥工作在整流状态， N/2，EMUd第4象限：反转，电动机作发电运行，正组桥工作在逆变状态，P/2），EMUdv直流可逆拖动系统，除能方便地实现正反转外，还能实现电动机的回馈制动。v电动机反向过程：电动机反向过程：第1象限正转，电动机从正组桥取得电能。首先应使电动机迅速制动，也就必须改变电枢电流的方向，为此需切换到反组桥工作在逆变状态，此时电动机进入第2象限作正转发电运行，随着电动机转速的下降，不断地调节N，使之由小变大直至N=/2（n=0）。如继续增大N，即N/2，反组桥将转入整流状态下工作 ， 电动机开始反转进入第3象限的电动运行。小小 结结 v本章的学习重点包括：(1)学习不同形式整流电路的工作原理，波形分析与数值计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。(2)掌握变压器漏抗对整流电路的影响，重点建立换相压降、换相重叠角等概念，并掌握相关的分析计算。(3)掌握有源逆变器的分析计算，产生有源逆变的条件、逆变失败及最小逆变角的限制等。(4)熟悉锯齿波移相触发电路的原理，掌握同步电压信号的选取方法。
