【正文】 型。由圖可見(jiàn)，電流是脈動(dòng)的，其平均值等于負(fù)載電流（——負(fù)載轉(zhuǎn)矩， ——直流電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩電流比）。由于VT在一個(gè)周期內(nèi)具有開(kāi)關(guān)兩種狀態(tài)，電路電壓平衡方程式也分為兩階段，即在期間， ； 在期間。式中，R，L——電動(dòng)機(jī)電樞回路的總電阻和總電感；E——電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。PWM調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率都較高，至少是1～4kHz，因此電流的脈動(dòng)幅值不會(huì)很大，再影響到轉(zhuǎn)速n和反電動(dòng)勢(shì)E的波動(dòng)就更小，在分析時(shí)可以忽略不計(jì)，視n和E為恒值。這種簡(jiǎn)單不可逆PWM電路中電動(dòng)機(jī)的電樞電流不能反向，因此系統(tǒng)沒(méi)有制動(dòng)作用，只能做單向限運(yùn)行，這種電路又稱為“受限式”不可逆PWM電路。這種PWM調(diào)速系統(tǒng)，空載或輕載下可能出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能均差。 具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換電路（a）所示為具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換電路，該電路設(shè)置了兩個(gè)電力晶體管VT1和VT2，形成兩者交替開(kāi)關(guān)的電路，提供了反向電流的通路。這種電路組成的PWM調(diào)速系統(tǒng)可在第I、II兩個(gè)象限中運(yùn)行。VT1和VT2的基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓大小相等，極性相反，即。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)平均電流就為正值，電流分為兩段變化。在期間，為正，VT1飽和導(dǎo)通；為負(fù)，VT2截止。此時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)電樞兩端，電流沿圖中的回路１流通。在期間，和改變極性，VT1截止，原方向的電流沿回路2經(jīng)二極管VD2續(xù)流，在VD2兩端產(chǎn)生的壓降給VT2施加反壓，使VT2不可能導(dǎo)通。因此，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，一般情況下實(shí)際上是電力晶體管VT1和續(xù)流二極管VD2交替導(dǎo)通，而VT2則始終不導(dǎo)通，其電壓、（b）所示，與圖21沒(méi)有VT2的情況完全一樣。如果電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行中要降低轉(zhuǎn)速，可將控制電壓減小，使的正脈沖變窄，負(fù)脈沖變寬，從而使電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓降低。但是由于慣性，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和反電動(dòng)勢(shì)E來(lái)不及立刻變化，因而出現(xiàn)的情況。這時(shí)電力晶體管VT2能在電動(dòng)機(jī)制動(dòng)中起作用。在期間，VT2在正的和反電動(dòng)勢(shì)E的作用下飽和導(dǎo)通，由E－產(chǎn)生的反向電流沿回路3通過(guò)VT2流通，產(chǎn)生能耗制動(dòng)，一部分能量消耗在回路電阻上，一部分轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能存儲(chǔ)在回路電感中，直到t=T為止。在（也就是）期間，因變負(fù)，VT2截止，只能沿回路4經(jīng)二極管VD1續(xù)流，對(duì)電源回饋制動(dòng)，同時(shí)在VD1上產(chǎn)生的壓降使VT1承受反壓而不能導(dǎo)通。在整個(gè)制動(dòng)狀態(tài)中，VT2和VD1輪流導(dǎo)通，VT1始終截止，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，電壓和電流波型圖32（c）。反向電流的制動(dòng)作用使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，直到新的穩(wěn)態(tài)。這種電路構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)還存在一種特殊情況，即在電動(dòng)機(jī)的輕載電動(dòng)狀態(tài)中，負(fù)載電流很小，在VT1關(guān)斷后（即期間）沿回路2徑VD2的續(xù)流電流很快衰減到零，如在圖22（d）中的期間的時(shí)刻。這時(shí)VD2兩端的壓降也降為零，而此時(shí)由于為正，使VT2得以導(dǎo)通，反電動(dòng)勢(shì)E經(jīng)VT2沿回路3流過(guò)反向電流，產(chǎn)生局部時(shí)間的能耗制動(dòng)作用。到了期間，VT2關(guān)斷，又沿回路4經(jīng)VD1續(xù)流，到時(shí)衰減到零，VT1在作用下因不存在而反壓而導(dǎo)通，電樞電流再次改變方向?yàn)檠鼗芈罚苯?jīng)VT1流通。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，VTVDVTVD1四個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)器件輪流導(dǎo)通，其電流波形示圖32（d）。綜上所述，具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)電樞回路中的電流始終是連續(xù)的；而且，由于電流可以反向，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)二象限運(yùn)行，有較好的靜、動(dòng)態(tài)性能。由具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換器構(gòu)成的直流調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)有兩種過(guò)兩種狀態(tài)下電流的方向相反，即在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)為 整流電路 三相橋式不可控整流電路及波形如圖33所示。三相橋式不可控整流電路可以看為兩個(gè)三相半波不可控整流電路的組合，其中VDVDVD5為三個(gè)共陰極二極管的三相半波整流電路，負(fù)載R兩端的電壓，三個(gè)共陽(yáng)極的二極管VDVDVD2的陰極分別接至交流電源A、B、C。它們的共陽(yáng)極端N至負(fù)載電阻R的負(fù)端，R2昀正端接交流電源的中點(diǎn)0點(diǎn)。由于電流總是從高電位流向低電位，負(fù)載R2和VD4流至A點(diǎn)，負(fù)載電壓UONUOAt/A。在cot6~cot8期間，UB最低，電流從O點(diǎn)經(jīng)負(fù)載R2和VD6流至B點(diǎn)，因此，負(fù)載上的整流電壓為線電壓，哪兩相的線電壓瞬時(shí)值最大時(shí)，哪兩相的二極管就導(dǎo)通，整流電流從相電壓瞬時(shí)值最高的那一端流出至負(fù)載，再回到相電壓瞬時(shí)值最低的那一相。在一個(gè)交流電源周期2n期間，三相橋式不可控整流電路的輸出電壓波形由六個(gè)形狀相同的電壓波段組成，其輸出電壓最大值為線電壓的幅值，輸出的紋波較三相半波不可控整流時(shí)要小。其輸出電壓的平均值為三相半波不可控整流電路輸出電壓平均值的兩倍。 三相橋式不可控整流電路及波形 勵(lì)磁回路的選擇本設(shè)計(jì)勵(lì)磁電路采用三相橋式晶閘管變流裝置供電，構(gòu)成勵(lì)磁電流閉環(huán)控制。 三相全控橋整流電路實(shí)際上是組成三相半波晶閘管整流電路中的共陰極組和共陽(yáng)極組串聯(lián)電路。三相全控橋式整流電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)共陰極組和共陽(yáng)極組同時(shí)進(jìn)行控制，控制角都是在一個(gè)周期內(nèi)6個(gè)晶閘管都要被觸發(fā)一次，觸發(fā)順序依次為：。6個(gè)觸發(fā)脈沖相依次相差為了構(gòu)成一個(gè)完整的電流回路，要求兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，其中一個(gè)在共陽(yáng)極組，另一個(gè)在共陰極組。為此，晶閘管必須嚴(yán)格俺編號(hào)輪流導(dǎo)通，其中晶閘管與按A相，晶閘管與按B相，晶閘管與按C相，晶閘管接成共陽(yáng)極組和共陰極組。在電路控制下，只有接在電路共陽(yáng)極組中點(diǎn)位為最高又同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接在電路共陰極組中電位最低而同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，才構(gòu)成完整的回路。 由于電網(wǎng)電壓與工作電壓（）常常不一致，故在主電路前端需配置一個(gè)整流變壓器，以得到與負(fù)載匹配的電壓，同時(shí)把晶閘管裝置和電網(wǎng)隔離，可以起到降低或減少晶閘管變流裝置對(duì)電網(wǎng)和電其他設(shè)備的干擾。為了使元件免受在突發(fā)情況下超過(guò)其所承受的電壓電流的侵害，電路中加入了過(guò)電壓，過(guò)電流保護(hù)裝置。 晶閘管的觸發(fā)電路 晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門(mén)極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在學(xué)要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： （1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于60176?；虿捎孟喔?0176。的雙窄脈沖。 （2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外寒冷場(chǎng)合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流3～5倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá)1～2A∕us。 （3）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過(guò)晶閘管門(mén)極的電壓、電流和功率定額，且在門(mén)極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。 （4）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。在本設(shè)計(jì)中最主要的是第2條。 理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形脈沖前沿上升時(shí)間（）強(qiáng)脈沖寬度 強(qiáng)脈沖幅值（）脈沖寬度 脈沖平頂幅值（）。它由VV2構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器TM及附屬電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。當(dāng)VV2導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)脈沖變壓器向晶閘管的門(mén)極和陰極之間輸出出發(fā)脈沖。VD1和R3是為了VV2由導(dǎo)通變?yōu)橹苯貢r(shí)脈沖變壓器TM釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)的。為了獲得觸發(fā)脈沖波形中的強(qiáng)脈沖部分，還需適當(dāng)附加其它的電路環(huán)節(jié)。 觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路類型很多，有分立式、集成式和數(shù)字式，分立式相控同步模擬電路相對(duì)來(lái)說(shuō)電路比較復(fù)雜；數(shù)字式觸發(fā)器可以在單片機(jī)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)不采用。由于集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便，所以本設(shè)計(jì)采用的是集成觸發(fā)器，選擇目前國(guó)內(nèi)常用的KJ、KC系例，本設(shè)計(jì)采用KJ004集成塊和KJ041集成塊。對(duì)于三相全控整流或調(diào)壓電路，要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔60176。本設(shè)計(jì)采用三相同步絕對(duì)式觸發(fā)方式。根據(jù)單相同步信號(hào)的上升沿和下降沿，形成兩個(gè)同步點(diǎn)，分別發(fā)出兩個(gè)相位互差180176。的觸發(fā)脈沖。然后由分屬三相的此種電路組成脈沖形成單元輸出6路脈沖，再經(jīng)補(bǔ)脈沖形成及分配單元形成補(bǔ)脈沖并按順序輸出6路脈沖。本設(shè)計(jì)課題是三相全三相全控橋整流電路中有六個(gè)晶閘管，觸發(fā)順序依次為：VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6，晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通，6個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差60O，可以選用3個(gè)KJ004集成塊和一個(gè)KJ041集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大。 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 KJ004的電路原理圖 KJ004的工作原理 KJ004的電路原理圖所示，點(diǎn)劃框內(nèi)為KJ004的集成電路部分，它與分立元件的同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路相似。V1～V4等組成同步環(huán)節(jié)，同步電壓uS經(jīng)限流電阻R20加到VV2基極。在uS的正半周，V1導(dǎo)通，電流途徑為(+15V－R3－VD1－V1－地)；在uS負(fù)半周，VV3導(dǎo)通，電流途徑為(+15V－R3－VD2－V3－R5－R21―(―15V))。因此，在正、負(fù)半周期間。V4基本上處于截止?fàn)顟B(tài)。只有在同步電壓|uS|＜，V1～V3截止，V4從電源十15V經(jīng)RR4取得基極電流才能導(dǎo)通。電容C1接在V5的基極和集電極之間，組成電容負(fù)反饋的鋸齒波發(fā)生器。在V4導(dǎo)通時(shí)，C1經(jīng)VVD3迅速放電。當(dāng)V4截止時(shí)，電流經(jīng)(+15V－R6－C1－R22－RP1－(－15V))對(duì)C1充電，形成線性增長(zhǎng)的鋸齒波，鋸齒波的斜率取決于流過(guò)R2RP1的充電電流和電容C1的大小。根據(jù)V4導(dǎo)通的情況可知，在同步電壓正、負(fù)半周均有相同的鋸齒波產(chǎn)生，并且兩者有固定的相位關(guān)系。V6及外接元件組成移相環(huán)節(jié)。鋸齒波電壓uC偏移電壓Ub、移相控制電壓UC分別經(jīng)R2R2R26在V6基極上疊加。當(dāng)ube6+，V6導(dǎo)通。設(shè)uCUb為定值，改變UC，則改變了V6導(dǎo)通的時(shí)刻，從而調(diào)節(jié)脈沖的相位。V7等組成了脈沖形成環(huán)節(jié)。V7經(jīng)電阻R25獲得基極電流而導(dǎo)通，電容C2由電源+15V經(jīng)電阻RVDV7基射結(jié)充電。當(dāng) V6由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，C2所充電壓通過(guò) V6成為 V7基極反向偏壓，使V7截止。此后C2經(jīng) （+15V－R25－V6－地）放電并反向充電，當(dāng)其充電電壓uc2≥+，V7又恢復(fù)導(dǎo)通。這樣，在V7集電極就得到固定寬度的移相脈沖，其寬度由充電時(shí)間常數(shù)R25和C2決定。VV12為脈沖分選環(huán)節(jié)。在同步電壓一個(gè)周期內(nèi)，V7集電極輸出兩個(gè)相位差為180176。的脈沖。脈沖分選通過(guò)同步電壓的正負(fù)半周進(jìn)行。如在us正半周V1導(dǎo)通，V8截止，V12導(dǎo)通，V12把來(lái)自V7的正脈沖箝位在零電位。同時(shí)，V7正脈沖又通過(guò)二極管VD7，經(jīng)V9～V11放大后輸出脈沖。在同步電壓負(fù)半周，情況剛好相反，V8導(dǎo)通，V12截止，V7正脈沖經(jīng) V13～V15放大后輸出負(fù)相脈沖。說(shuō)明：1) KJ004中穩(wěn)壓管VS6～VS9可提高VVV1V13的門(mén)限電壓，從而提高了電路的抗干擾能力。二極管VDVDVD6～VD8為隔離二極管。2) 采用KJ004元件組裝的六脈沖觸發(fā)電路，二極管VD1～VD12組成六個(gè)或門(mén)形成六路脈沖，并由三極管V1～V6進(jìn)行脈沖功率放大。3) 由于 VV12的脈沖分選作用，使得同步電壓在一周內(nèi)有兩個(gè)相位上相差 的脈沖產(chǎn)生，這樣，要獲得三相全控橋式整流電路脈沖，需要六個(gè)與主電路同相的同步電壓。因此主變壓器接成D，yn11及同步變壓器也接成D，yn11情況下，集成觸發(fā)電路的同步電壓uSa、uSb、uSc分別與同步變壓器的uSA、uSB、uSC相接 RP1～RP3為鋸齒波斜率電位器，RP