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文档简介

双向四象限制控制和应用技术一、概要所谓电力电子电路，是由半导体的电力电子器件构成的电路，随着技术的进步，很多电力电子电路发展，根据转换功能分为直流转换电路(DC/DC )、交流转换电路(AC/AC )、整流电路(AC/DC )、逆变器电路(DC/AC )，根据控制方式进行相位控制分为组合式，根据电力的流动方向分为单向电路、双向电路，根据电隔离能力分为隔离型和非隔离型，根据开关环境分为电硬开关电路和软开关电路。所有电力电子电路包括电力电路和控制电路两部分，电力电路也称为主电路，通过电力器件的开关性能和电路结构实现电力转换的控制电路根据所采用的控制策略和工具，生成控制信号(包括主控制和反馈等信号) 进行必要的加工处理形成功率器件的控制极信号，实现电能的转换和控制，随着PID (功率集成器件)和PIC (功率集成电路)的发展，这两个电路在制作工艺和电路结构等方面越来越密切。单向电路是指像直流变换电路的单象限电路一样，电能只能传递到从电路输入端到输出端的负载的电路，相反，双向电路的电力能够在电路的出入口之间往来。 例如直流变换电路中的多象限电路。 如果忽略电路内的功耗，电路出入口的功率平均值必须相等。 但是，电力瞬时值不对应，即输出功率平均值为正，该瞬时值在某时间段内可以为负，在负载中积蓄的能量在该时间段内电路反馈到电源的具有源负载的直流变换电路中，负载功率瞬时值成为负的不仅是具有载波周期的时间段电路具有双向功能时，负载多馀的能量通过电路反馈给电源。 在这个过程中，电路输入输出端功率的平均值都是负的。 双向电路在电路性能的提高和节能等方面优于单向电路。 随着技术的进步，双向电路的应用正在扩大。单象限、二象限、四象限的控制特征： 1、变换电路的端子电压和电流仅维持一种极性时，称为单象限电路，如果负载是直流电动机，则只能运行正转电动状态，构成不可逆调速系统。 2 .若端子电压或电流平均值的极性可变，则称为二象限电路，若负载为直流电动机，则可在电动和制动器两种状态下工作。 如果变换电路的端子电压和电流平均值的极性可变，则称为四象限电路，如果负载是直流电动机，则在正、反转电动和制动状态下动作，构成直流可逆调速系统。 单象限电路是最基本的电路。 多象限电路是使用不同拓扑的单象限电路组合的电路，例如电流双象限电路是使用2个不同的单象限电路组合的电路等。双向四象限技术成功应用于直流调速系统、有源电力滤波器、UPS、变换器等领域，利用双向电路的四象限制控制实现了节能、电力质量改善、复杂的控制应用等要求。 产品具有效率高、成本低、体积小、功能强等优点。二、在直流调速系统中的应用可逆直流调速系统具有电阻型负载，其扭矩特性如图1所示，电阻性负载扭矩是定扭矩负载的一般形式，是由摩擦阻力产生的扭矩，因此也称为摩擦扭矩，其特征在于，与运动方向无关，该扭矩和电机转速总是保持相同的编号，总是图1扭矩特性双极PWM四象限桥电路具有其他励磁式直流电动机负载时的开环转速的公式可以表示如下(
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