机电传动复习课件

1、机电传动控制总复习机电传动控制总复习考试题型考试题型: 1.选择题 (2分10=20分)2.填空题 (1分15=15分)3.简答题 （30分）4.作图题 （5分）5.计算题 (10分3=30分)目录目录第1章 概述第第2 2章章机电传动系统动力学基础机电传动系统动力学基础 第3章 直流电机的工作原理及特性 第4章交流电动机的工作原理及特性第5章控制电机与特种电机第8章电力电子学基础第9章直流调速系统第10章 交流调速系统第11章 步进电动机控制系统第第1 1章章 概述概述机电传动又称电力传动或电力拖动指以电动机为原动机驱动生产机械的系统包括电动机和控制电动机的一整套控制系统 实现生产机械的启动

2、、停止及速度调节实现机械设备、生产线、车间及工厂的自动化机电传动控制技术的发展第第1 1章章 概述概述机电传动的发展第一阶段：成组拖动 一台电动机拖动一根天轴，然后再由天轴 通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械。 第二阶段：单电动机拖动 一台电动机拖动一台生产机械。 第三阶段：多电动机拖动 一台生产机械的每一个运动部件 分别由一台专门的电动机拖动。第第1 1章章 概述概述机电传动控制系统的发展 20世纪初： 简单的接触器与继电器等电器控制。 20世纪30年代： 电机放大机控制 20世纪40年代60年代： 磁放大器控制和大功率可控水银整流器 控制，晶闸管控制和功率晶体管控制。 20世纪60年代以来

3、： 采样控制，它把晶闸管技术与微电子技 术、计算机技术紧密地结合在一起。 四个阶段机电传动系统的运动方程式运动方程的实用形式符合下面的关系： TMTLJdtd或用转速 n 代替角速度，则为：TMTLdtdnGD3752 运动方程的实用形式第第2 2章机电传动系统的动力学基础章机电传动系统的动力学基础动态转矩 当Td0时，a0 ，表示系统处于稳态，系统为匀速运动。 当Td0时，a0 ，表示系统处于动态， Td0时，拖动转矩制动转矩，a为正，系统加速运动； Td0时，拖动转矩制动转矩，a为负，系统减速运动。 动态转矩 Td TM TL ；加速度 a dtdn第第2 2章机电传动系统的动力学基础章机

4、电传动系统的动力学基础静态转矩 TL运动方程式中符号的约定 若 TM 或 TL 与 n 方向相同，则 TM 或 TL 为拖动转矩； 若 TM 或 TL 与 n 方向相反，则 TM 或 TL 为制动转矩。判定TM和TL的性质第第2 2章机电传动系统的动力学基础章机电传动系统的动力学基础第第2 2章机电传动系统的动力学基础章机电传动系统的动力学基础典型生产机械的负载特性负载的机械特性由负载性质决定，按生产机械在运动中所受阻力的性质不同，分成几种类型： 恒转矩负载 恒转矩型机械特性 泵与风机类负载 通风机型机械特性 恒功率负载 恒功率型机械特性 直线型负载 直线型机械特性第第2 2章机电传动系统的动

5、力学基础章机电传动系统的动力学基础典型生产机械的负载特性通风机型机械特性直线型机械特性恒功率型机械特性恒转矩型机械特性(a)反抗转矩(b)位能转矩机电传动系统稳定运行的条件1异步电动机的机械特性2恒转矩型生产机械的机械特性A点是稳定平衡点，B点不是稳定平衡点。第第2 2章机电传动系统的动力学基础章机电传动系统的动力学基础在交点附近转速以上存在 TM TL（转速以下存在 TM TL ） 则该点为稳定点，反之为不稳定点。第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 额定条件下电机所能提供的功率NP额定功率指电刷间输出的额定电功率发电机指轴上输出的机械功率电动机发电机:是指输出额

6、定电压；电动机:是指输入额定电压。在额定工况下，电机出线端的平均电压NU额定电压在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速.Nn额定转速fNI额定励磁电流对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流NI额定电流第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 直流电机的可逆性直流发电机工作原理图直流电动机工作原理图第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 (1) 转矩方程式 T KmIa电磁转矩T 为拖动转矩，方向与n 相同稳态时的转矩

7、平衡 T = TL + T0 (2) 电势方程式 E Ke n 电动势E为反电势，它与外加电压产生的电流Ia方向相反。 (3) 电压平衡方程式 UEIaRa外加电枢电压为电枢的反电势和电阻压降所平衡。 第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 （4）功率平衡方程式UIaEIaIa2RaP1PePCuaP1输入功率Pe电磁功率PCua电枢铜损耗Pe P0 P2P0 Pm PFe(3) 电压平衡方程式 UEIaRa电枢电压、电枢的反电势、电阻压降关系。 第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 TKKRRKUnNmeadaNeN2u电枢串电阻时直流他

8、励电动机电路原理图TKKRKUnNmeaNe2v降低电枢电压时TKKRKUnmeaeN2w减弱励磁磁通时TKKRKUnNmeaNeN2第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 三种人为机械特性的比较 Rad1Rad2电枢串电阻 UNU1U2降低电枢电压 N12减弱励磁磁通TKKRKUnmeaeN2TKKRKUnNmeaNe2TKKRRKUnNmeadaNeN2TKKRKUnNmeaNeN2第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 直流他励电动机的启动特性 起动方法： 直接起动 因为直接加额定电压起动的起动电流很大， 除了小容量的电动机可采用直接起

9、动的方法外， 一般直流电动机都不采用这种方法。 限流起动 由启动电流IstURa可知，常用的启动方法有两种： 降压启动 使电枢电压由Ust逐渐升至UN。起动效果好但需专用设备。 电枢电路串接外加电阻启动 使外电阻由最大逐步减至零。起动设备简单但效果一般。第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 三、调阻调速二、调磁调速一、调压调速直流他励电动机的调速特性改变电枢外加电压U改变励磁磁通电枢电路串接外加电阻RadeaaKRIUn第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 直流他励电动机的制动特性三、能耗制动二、反接制动FE倒拉反接制动一、反馈制动反馈制

10、动FE第第3 3章章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 直流他励电动机的制动特性三、能耗制动二、反接制动一、反馈制动倒拉反接制动电源反接制动反抗性恒转矩负载 位能性恒转矩负载 正向反馈制动反向反馈制动三相鼠笼式 三相绕线式第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 异步电动机单相异步电动机三相异步电动机交流电动机的类型同步电动机铁心:由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 铁心:由导磁性能很好的硅钢片叠成(导磁部分)。绕组:放在定子铁心内圆槽内(导电部分)。机座:固定定子铁心及端盖。定子静止

11、部分转子旋转部分三相异步电动机转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。 绕线式：绕组:转轴、轴承、风扇 鼠笼式：三相异步电动机的基本结构 电流 相序A-C-B右手定则右手定则左手定则第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的工作原理XAZBC Yn逆时针 方向 旋转第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 Y形或形接法)形接法Y形接法第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 NNNNNcosIUP3)(VkVUN或额定电压额定运行状

12、态时加在定子绕组上的线电压.)(kWPN额定功率额定条件下转轴上输出的机械功率.)(AIN额定电流在额定运行状态下流入定子绕组的线电流.min)/(rnN额定转速额定运行时电动机的转速NNf额定效率额定频率额定功率因数Ncos第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的结构和工作原理转差率00nnnSNN060.0015.0NS电源为负相序时电源为正相序时1、固有机械特性 四个重要特殊点： 理想空载点A T = 0，n = n0（s =0） 额定工作点B T = TN，n = nN（s=sN） 启动工作点D T = Tst，n = 0（s =1） 临界

13、工作点C T = Tmax，n = nm（s = sm）机械特性 n = f（T）第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的转矩与机械特性第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 2.人为机械特性 三相异步电动机的转矩与机械特性第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的启动特性u生产机械对电动机启动的主要要求（1）有足够大的启动转矩。（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。（3）要求启动平滑，以减小对生产机械的冲击。（4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。（5

14、）启动过程中的功率损耗越小越好。其中，（1）和（2）是衡量电动机启动性能的主要技术指标。一般场合下希望启动越快越好，以提高生产效率。第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的启动特性u异步电动机的启动特性（1）启动电流大一般Ist 可达I N的57倍（2）启动转矩不大虽然Ist很大，但S = 1，cos?2很低，故Tst 却不大，一般Tst = (0.8 1.5)TN。异步电动机的固有启动特性显然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法。采用什么启动方法，要根据实际情况而定。第第4

15、4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的启动特性1.直接启动2.非直接启动鼠笼式电动机降压启动法线绕式电动机启动法定子串电阻定子串电抗 Y- 自耦变压器延边三角形三相异步电动机的启动特性转子电路串电阻转子电路串频敏变阻器第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的调速特性v三相异步电动机的调速特性 改变磁极对数 p 调速（变极调速） 改变频率 f 调速（变频调速） 改变转差率 S 调速 改变电压调速 转子串电阻调速v直流他励电动机的调速特性 改变电枢电压调速 改变励磁磁通调速 电枢电路串电阻调速2022年3月16日

16、机电传动控制 罗 武 生转子串电阻调速改变频率f 调速(变频调速)第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的调速特性改变转差率S调速变压调速 能耗制动第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的制动特性反抗性恒转矩负载位能性恒转矩负载 电源反接制动倒拉反接制动 反接制动 反馈制动正向反馈制动反向反馈制动三相异步电动机的调速特性改变磁极对数 p调速（变极调速）改变频率 f 调速（变频调速）改变转差率S调速 改变电压调速 转子串电阻调速三相异步电动机的制动特性反馈制动 能耗制动反接制动 电源反接制动 倒拉反接制动

17、第第4 4章章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步电动机的启动调速制动特性三相异步电动机的启动特性1.直接启动2.非直接启动鼠笼式电动机降压启动法线绕式电动机启动法定子串电阻定子串电抗 自耦变压器Y- 延边三角形转子串电阻转子串频敏变阻器第第5 5章章 控制电机控制电机概 述控制电机一般是指用于自动控制、自动调节、远距离测量、随动系统以及计算装置中的微特电机。根据它在自动控制系统中的职能可分为测量元件、放大元件、执行元件和校正元件四类。第第5 5章章 控制电机控制电机 控制电机与普通电机的基本结构和工作原理大体相同； 普通电机的主要作用是进行能量转换， 控制电机的主

18、要作用是完成信息的传递和变换。 具有良好的可控性，即易于控制和调节； 具有快速的响应性能， 即要有较大的启动转矩和较小的转动惯量； 精确度要高，误差要小。直流伺服电动机 直流伺服电动机是一种小型直流电机， 它能将直流信号电压转换成转轴上的 角位移或角速度，以完成一定的控制任务。 其控制方式有电枢控制和磁场控制两种。 直流伺服电动机启动转矩大、 特性较硬且线性度好、 调节范围广、体积小、效率高，因此 一般用于功率较大的控制系统中。交流伺服电动机的结构 是一种小型或微型 两相异步电动机。交流伺服电动机的原理 与电容分相式单相异步电机相同交流伺服电动机特点 结构简单、运行可靠、维护简便、转动惯量小，

19、广泛用于功率较小的控制系统中。自转现象及消除方法交流 伺服电动机交流伺服电动机的原理图励磁绕组控制绕组SM步进电动机是一种步进电动机是一种将电脉冲信号转换成将电脉冲信号转换成机械位移机械位移的机电执行元件。的机电执行元件。每当一个脉冲信号施加于电机的控制绕每当一个脉冲信号施加于电机的控制绕组时，其转轴就转过一个固定的角度（步距组时，其转轴就转过一个固定的角度（步距角），顺序连续地发给脉冲，则电机轴一步角），顺序连续地发给脉冲，则电机轴一步接一步地运转。接一步地运转。步进电动机通电方式通电方式步距角步距角转速转速主要特性主要特性 步进电动机特点：低转速、大转矩特点：低转速、大转矩力矩电动机1、轴

20、向短、径向长2、多级扁平型直线电动机 原理原理：行波磁场行波磁场(旋转磁场旋转磁场) 切割次级条导条切割次级条导条感应电动感应电动势和电流势和电流电磁力电磁力次级运动速度次级运动速度 改变相序可以改变方向；改变相序可以改变方向；启动、调速与制动与旋转电机相似。启动、调速与制动与旋转电机相似。第第8 8章章 电力电子学基础电力电子学基础掌握电力半导体器件的掌握电力半导体器件的基本工作原理、特性和主要参数基本工作原理、特性和主要参数的含的含义义； 掌握几种掌握几种单相和三相基本可控整流电路单相和三相基本可控整流电路的工作原理及特点的工作原理及特点； 熟悉熟悉逆变器逆变器的基本工作原理、用途和控制的

21、基本工作原理、用途和控制； 熟悉基本熟悉基本斩波电路斩波电路的工作原理、用途和控制；的工作原理、用途和控制； 了解电力半导体器件的了解电力半导体器件的驱动电路驱动电路。 可控整流电路可控整流电路将固定频率、电压的交流电变为固定或可调的直流电；将固定频率、电压的交流电变为固定或可调的直流电；交流调压电路交流调压电路将固定频率、电压的交流电变为可调电压的交流电；将固定频率、电压的交流电变为可调电压的交流电；逆变电路逆变电路把直流电变为频率固定或可调的交流电；把直流电变为频率固定或可调的交流电；变频电路变频电路把固定频率的交流电变为频率可调的交流电；把固定频率的交流电变为频率可调的交流电；斩波电路斩

22、波电路把固定的直流电压变为可调直流电压；把固定的直流电压变为可调直流电压；电子开关电子开关无触点开关，可以代替继电器、接触器用于频繁开合操作场合。无触点开关，可以代替继电器、接触器用于频繁开合操作场合。 8.1 电力半导体器件电力半导体器件 一、不可控型开关器件一、不可控型开关器件电力二极管电力二极管 二、半控型开关器件二、半控型开关器件普通晶闸管普通晶闸管1. 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2. 晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性3. 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数4. 晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件三、三、全控型开关器件全控型开关器件 8.2 可控整流电路可控整流电路 整流

23、电路：整流电路：是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。1.按交流电源电流的波形可分为：按交流电源电流的波形可分为： （1） 半波整流半波整流 （2）全波整流）全波整流2.按交流电源的相数的不同可分为：按交流电源的相数的不同可分为： （1） 单相整流单相整流 （2）三相整流）三相整流3.按电路中所使用的开关器件及控制能力的不同可分为：按电路中所使用的开关器件及控制能力的不同可分为： ( (1） 不控整流不控整流 （2）半控整流）半控整流 （3）全控整流）全控整流4.按控制原理的不同可分为：按控制原理的不同可分为： （1） 相控整流相控整流 （

24、2）高频）高频PWM整流整流 一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路1. 带电阻性负载带电阻性负载 l整流输出整流输出直流直流电压平均值：电压平均值：2cos145. 0)cos1 (22)(sin221222dUUttdUUUd是是的函数：的函数： 愈大，则愈大，则Ud愈小愈小当当=0时，时， Ud有最大值：有最大值： Ud00.45U2当当=时，时， Ud =0 ；移相范围为移相范围为0 。l 输出直流电流平均值：输出直流电流平均值：1. 带电阻性负载带电阻性负载 一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路tsinUu 222 l整流电路输

25、入电压：整流电路输入电压：214502 cosRU.RUIdd 22Ul 晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压：阻感负载的特点阻感负载的特点： 电感对电流变化有抗拒作用，使得流电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不能突变。过电感的电流不能突变。工作原理及波形分析：工作原理及波形分析： 由于电感的作用，当电源电压过零变由于电感的作用，当电源电压过零变负时，负载电流不会马上为零，会持负时，负载电流不会马上为零，会持续一段时间（晶闸管继续导通），输续一段时间（晶闸管继续导通），输出电压波形出现负的部分。出电压波形出现负的部分。L越大，则贮能越多，越大，则贮能越多，越大，越大，

26、ud中负的中负的部分越接近正的部分，平均值部分越接近正的部分，平均值Ud越接近越接近零，输出的直流电流平均值也越小。为零，输出的直流电流平均值也越小。为避免避免大大L负载时负载时Ud太小，须在整流电路太小，须在整流电路的负载两端的负载两端并联续流二极管并联续流二极管。 带阻感负载的单相半波电路及其波形带阻感负载的单相半波电路及其波形（无续流二极管）（无续流二极管）2. 带阻感性负载带阻感性负载 一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路当当L R，id 的脉动很小，其波形可近似看的脉动很小，其波形可近似看成是一条水平线，恒为成是一条水平线，恒为Id ，则

27、有，则有id = Id 。阻感负载阻感负载并联续流二极管并联续流二极管2. 带阻感性负载带阻感性负载 一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路导通角导通角VS =-V =+dVSdd22VSIIIdvdd222VSIII电流平均值电流平均值 二、单相半控桥式整流电路二、单相半控桥式整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路 单相半控桥式电路单相半控桥式电路工作特点：工作特点： 晶闸管触发导通，而整流二极管在阳晶闸管触发导通，而整流二极管在阳极电压高于阴极电压时自然导通。极电压高于阴极电压时自然导通。 1. 带电阻性负载带电阻性负载 2cos19 . 0

28、)(sin2122 UttdUUd21902 cosRU.RUIdd输出电压平均值输出电压平均值：晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压：22U 二、单相半控桥式整流电路二、单相半控桥式整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路输出电流平均值输出电流平均值： 2. 带电感性负载带电感性负载 有了续流二极管，当电源电压降到零时，有了续流二极管，当电源电压降到零时，负载电流流经续流二极管，晶闸管因电流为零负载电流流经续流二极管，晶闸管因电流为零而关断，不会出现失控现象。而关断，不会出现失控现象。 l 导通角情况导通角情况晶闸管晶闸管(VS1、2）：）：-整流二极管（整流二极管（V1、

29、2）：）：-续流二极管续流二极管V3 ：2l 输出电压、电流平均值输出电压、电流平均值RUIUUddd/2cos19 . 02 二、单相半控桥式整流电路二、单相半控桥式整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路 2. 带电感性负载带电感性负载 二、单相半控桥式整流电路二、单相半控桥式整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路l 晶闸管（整流二极管晶闸管（整流二极管V1、V2）的电流值及承受的最大电压的电流值及承受的最大电压l 续流二极管续流二极管V3的电流及承的电流及承受的最大电压受的最大电压max2222dVSdVdVSVdIIIIIIUU33max22dVdVdIIIIUU（平均值）（平均

30、值）（有效值）（有效值）（平均值）（平均值）（有效值）（有效值） 3. 带反电动势负载带反电动势负载 二、单相半控桥式整流电路二、单相半控桥式整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路l 角相同时，输出电压比电阻负载时大。角相同时，输出电压比电阻负载时大。l 负载电流平均值比电阻性负载时低负载电流平均值比电阻性负载时低：REUIddl 只有当只有当电源电压的瞬时值大于反电势电源电压的瞬时值大于反电势，同时又有触发脉冲时，晶闸管才能导通，同时又有触发脉冲时，晶闸管才能导通，整流电路才有输出，在整流电路才有输出，在晶闸管关断的时间晶闸管关断的时间内，负载上保留原有的反电势内，负载上保留原有的反电势

31、。 因为导通角小、因为导通角小、导电时间短、回路导电时间短、回路电阻小，故电流的电阻小，故电流的幅值与平均值之比幅值与平均值之比相当大，相当大，有效值比有效值比其平均值大许多其平均值大许多，晶闸管必须降低电晶闸管必须降低电流定额使用。另外，流定额使用。另外，对于直流电动机来对于直流电动机来说换向电流大，易说换向电流大，易产生火花；因电流产生火花；因电流有效值大，则要求有效值大，则要求电源的容量也大。电源的容量也大。 因此，常因此，常串联串联平波电抗器平波电抗器，用以，用以平滑电流的脉动。平滑电流的脉动。 3. 带反电动势负载带反电动势负载 二、单相半控桥式整流电路二、单相半控桥式整流电路 8.

32、2 可控整流电路可控整流电路 4. 单相半控桥式整流电路的单相半控桥式整流电路的其它形式其它形式 二、单相半控桥式整流电路二、单相半控桥式整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路该形式半控整流电路在电感性负载该形式半控整流电路在电感性负载时，可以不加续流二极管时，可以不加续流二极管。这是因这是因为在电源电压过零时，电感中的电为在电源电压过零时，电感中的电流通过流通过V1和和V2形成续流，确保形成续流，确保VS1或或VS2可靠关断，这样也就不会出现可靠关断，这样也就不会出现失控现象。失控现象。为了节省晶闸管元件，还可采用上为了节省晶闸管元件，还可采用上图接线，它由四只整流二极管组成图接线，它由

33、四只整流二极管组成单相桥式电路，将交流电整流成脉单相桥式电路，将交流电整流成脉动的直流电，然后用一只晶闸管进动的直流电，然后用一只晶闸管进行控制，改变晶闸管的控制角，即行控制，改变晶闸管的控制角，即可改变其输出电压。可改变其输出电压。 1. 带电阻性负载带电阻性负载 21 cos0.92dUU输出电压平均值输出电压平均值：晶闸管承受的最大反向电压晶闸管承受的最大反向电压：22U 三、单相全控桥式整流电路三、单相全控桥式整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路输出电压平均值输出电压平均值：移相范围移相范围：0 ddUIR 电路的工作情况同半控桥式电电路的工作情况同半控桥式电路，输出电压、电流平

34、均值计算公路，输出电压、电流平均值计算公式也相同。式也相同。2. 带电感性负载（带电感性负载（L很大）很大） 三、单相全控桥式整流电路三、单相全控桥式整流电路 8.2 可控整流电路可控整流电路u如果负载电感很大，则负载电流如果负载电感很大，则负载电流id连续，且波形近似为一水平线。连续，且波形近似为一水平线。基本数量关系基本数量关系 整流整流电压平均值：电压平均值： 晶闸管移相范围为晶闸管移相范围为0 90 。 晶闸管承受的最大正反向电压为晶闸管承受的最大正反向电压为 。 晶闸管导通角晶闸管导通角 与与 无关，为无关，为180 。 晶闸管电流平均值和有效值分别为：晶闸管电流平均值和有效值分别为

35、： cos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU22UdVSd12IIVSd12II 8.2 可控整流电路可控整流电路 四、三相半波可控整流电路四、三相半波可控整流电路1. 带电阻性负载带电阻性负载 2. 带阻感性负载带阻感性负载 五、三相桥式全控整流电路五、三相桥式全控整流电路逆变的概念逆变的概念 与整流相对应，与整流相对应，直流电直流电变成变成交流电交流电。 交流侧接电网，为交流侧接电网，为有源逆变有源逆变。 交流侧接负载，为交流侧接负载，为无源逆变无源逆变。逆变与变频逆变与变频 变频电路：分为变频电路：分为交交变频交交变频和和交直交变频交直交变频两种。两种。 交直交变频

36、由交直变换（整流）和直交变换两部分组交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组 成，后一部分就是逆变。成，后一部分就是逆变。逆变电路的主要应用逆变电路的主要应用 各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源 等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。 8.3 逆变逆变电路电路直流斩波电路（直流斩波电路（DC Chopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。也称为

37、直流也称为直流-直流变换器（直流变换器（DC/DC Converter）。）。一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流流交流交流直流。直流。 8.4 直流斩波电路与直流斩波电路与PWM控制技术控制技术直流斩波技术的应用直流斩波技术的应用可以用来降压、升压和变阻，广泛应用于直流电动机调速、可以用来降压、升压和变阻，广泛应用于直流电动机调速、蓄电池充电、开关电源等方面，特别是在电力牵引上，如地蓄电池充电、开关电源等方面，特别是在电力牵引上，如地铁、城市轻轨、电气机车、无轨电车、电瓶车、电铲车等。铁、城市轻轨、电气机车、无轨电车、电瓶车、电铲车等。在在A

38、C-DC变换中，还可以采用不控整流加直流斩波调压方式变换中，还可以采用不控整流加直流斩波调压方式替代晶闸管相控整流，以提高变流装置的输入功率因素，减替代晶闸管相控整流，以提高变流装置的输入功率因素，减少网侧电流谐波和提高系统动态响应速度。少网侧电流谐波和提高系统动态响应速度。斩波电路有三种控制方式斩波电路有三种控制方式 脉冲宽度调制（脉冲宽度调制（PWM）：T 不变，改变不变，改变 ton。 脉冲频率调制脉冲频率调制：ton 不变，改变不变，改变T。 混合型调制混合型调制：ton 和和T 都可调，改变占空比都可调，改变占空比。1. 降压斩波电路降压斩波电路2. 升压斩波电路升压斩波电路（Boo

39、st Chopper)一、斩波电路一、斩波电路 二、二、PWM控制技术控制技术 重要理论基础重要理论基础面积等效原理面积等效原理冲量冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同效果基本相同。冲量冲量窄脉冲的面积窄脉冲的面积效果基本相同效果基本相同环节的输出响应波形基本相同环节的输出响应波形基本相同形状不同而冲量相同的各种窄脉冲形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数单位脉冲函数f (t)d (t)tOa)矩形脉冲矩形脉冲b)三角形三角形脉冲脉冲c)正弦半波脉冲正弦半波脉冲tOtOtOf (t)f (t)f (t)1. PWM控制的基本原理控制的基本原理 驱动电路驱动电

40、路 是电力电子主电路与控制电路之间的是电力电子主电路与控制电路之间的接口接口。 良好的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的良好的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的开关状态开关状态， 缩短开关时间，减小开关损耗。缩短开关时间，减小开关损耗。 对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。 一些保护措施也往往设在驱动电路中或通过驱动电路实现。一些保护措施也往往设在驱动电路中或通过驱动电路实现。 驱动电路的基本任务驱动电路的基本任务 按控制目标的要求给器件施加按控制目标的要求给器件施加开通开通或或关断关断的信号。的信号。 对半控型器件只需提供开通控

41、制信号；对全控型器件则既要对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则既要 提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。 8.5 电力半导体器件的驱动电力半导体器件的驱动 一、电力半导体器件驱动电一、电力半导体器件驱动电路路概述概述1. 晶闸管触发电路的要求晶闸管触发电路的要求 触发脉冲的触发脉冲的宽度宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电动势负载的应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。 触发脉冲应有触发脉冲应有足够的幅度足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅