【正文】 型。由圖可見，電流是脈動的，其平均值等于負載電流（——負載轉(zhuǎn)矩， ——直流電動機在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩電流比）。由于VT在一個周期內(nèi)具有開關(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——電動機電樞回路的總電阻和總電感；E——電動機的反電動勢。PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率都較高，至少是1～4kHz，因此電流的脈動幅值不會很大，再影響到轉(zhuǎn)速n和反電動勢E的波動就更小，在分析時可以忽略不計，視n和E為恒值。這種簡單不可逆PWM電路中電動機的電樞電流不能反向，因此系統(tǒng)沒有制動作用，只能做單向限運行，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、動態(tài)性能均差。 具有制動作用的不可逆PWM變換電路（a）所示為具有制動作用的不可逆PWM變換電路，該電路設(shè)置了兩個電力晶體管VT1和VT2，形成兩者交替開關(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兩個象限中運行。VT1和VT2的基極驅(qū)動信號電壓大小相等，極性相反，即。當電動機工作在電動狀態(tài)時，在一個周期內(nèi)平均電流就為正值，電流分為兩段變化。在期間，為正，VT1飽和導通；為負，VT2截止。此時，電源電壓加到電動機電樞兩端，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不可能導通。因此，電動機工作在電動狀態(tài)時，一般情況下實際上是電力晶體管VT1和續(xù)流二極管VD2交替導通，而VT2則始終不導通，其電壓、（b）所示，與圖21沒有VT2的情況完全一樣。如果電動機在電動運行中要降低轉(zhuǎn)速，可將控制電壓減小，使的正脈沖變窄，負脈沖變寬，從而使電動機電樞兩端的平均電壓降低。但是由于慣性，電動機的轉(zhuǎn)速n和反電動勢E來不及立刻變化，因而出現(xiàn)的情況。這時電力晶體管VT2能在電動機制動中起作用。在期間，VT2在正的和反電動勢E的作用下飽和導通，由E－產(chǎn)生的反向電流沿回路3通過VT2流通，產(chǎn)生能耗制動，一部分能量消耗在回路電阻上，一部分轉(zhuǎn)化為磁場能存儲在回路電感中，直到t=T為止。在（也就是）期間，因變負，VT2截止，只能沿回路4經(jīng)二極管VD1續(xù)流，對電源回饋制動，同時在VD1上產(chǎn)生的壓降使VT1承受反壓而不能導通。在整個制動狀態(tài)中，VT2和VD1輪流導通，VT1始終截止，此時電動機處于發(fā)電狀態(tài)，電壓和電流波型圖32（c）。反向電流的制動作用使電動機轉(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，即在電動機的輕載電動狀態(tài)中，負載電流很小，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）中的期間的時刻。這時VD2兩端的壓降也降為零，而此時由于為正，使VT2得以導通，反電動勢E經(jīng)VT2沿回路3流過反向電流，產(chǎn)生局部時間的能耗制動作用。到了期間，VT2關(guān)斷，又沿回路4經(jīng)VD1續(xù)流，到時衰減到零，VT1在作用下因不存在而反壓而導通，電樞電流再次改變方向為沿回路１經(jīng)VT1流通。在一個開關(guān)周期內(nèi)，VTVDVTVD1四個電力電子開關(guān)器件輪流導通，其電流波形示圖32（d）。綜上所述，具有制動作用的不可逆PWM變換器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，電動機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)可以實現(xiàn)二象限運行，有較好的靜、動態(tài)性能。由具有制動作用的不可逆PWM變換器構(gòu)成的直流調(diào)速系統(tǒng)，電動機有兩種過兩種狀態(tài)下電流的方向相反，即在制動狀態(tài)時為 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三相半波不可控整流電路的組合，其中VDVDVD5為三個共陰極二極管的三相半波整流電路，負載R兩端的電壓，三個共陽極的二極管VDVDVD2的陰極分別接至交流電源A、B、C。它們的共陽極端N至負載電阻R的負端，R2昀正端接交流電源的中點0點。由于電流總是從高電位流向低電位，負載R2和VD4流至A點，負載電壓UONUOAt/A。在cot6~cot8期間，UB最低，電流從O點經(jīng)負載R2和VD6流至B點，因此，負載上的整流電壓為線電壓，哪兩相的線電壓瞬時值最大時，哪兩相的二極管就導通，整流電流從相電壓瞬時值最高的那一端流出至負載，再回到相電壓瞬時值最低的那一相。在一個交流電源周期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 勵磁回路的選擇本設(shè)計勵磁電路采用三相橋式晶閘管變流裝置供電，構(gòu)成勵磁電流閉環(huán)控制。 三相全控橋整流電路實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極組串聯(lián)電路。三相全控橋式整流電路可實現(xiàn)對共陰極組和共陽極組同時進行控制，控制角都是在一個周期內(nèi)6個晶閘管都要被觸發(fā)一次，觸發(fā)順序依次為：。6個觸發(fā)脈沖相依次相差為了構(gòu)成一個完整的電流回路，要求兩個晶閘管同時導通，其中一個在共陽極組，另一個在共陰極組。為此，晶閘管必須嚴格俺編號輪流導通，其中晶閘管與按A相，晶閘管與按B相，晶閘管與按C相，晶閘管接成共陽極組和共陰極組。在電路控制下，只有接在電路共陽極組中點位為最高又同時輸入觸發(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輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，同時導通時，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整流變壓器，以得到與負載匹配的電壓，同時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)情況下超過其所承受的電壓電流的侵害，電路中加入了過電壓，過電流保護裝置。 晶閘管的觸發(fā)電路 晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在學要的時刻由阻斷轉(zhuǎn)為導通。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時刻進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)電路應滿足下列要求： （1）觸發(fā)脈沖的寬度應保證晶閘管可靠導通，三相全控橋式電路應采用寬于60176?；虿捎孟喔?0176。的雙窄脈沖。 （2）觸發(fā)脈沖應有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應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1～2A∕us。 （3）所提供的觸發(fā)脈沖應不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。 （4）應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間（）強脈沖寬度 強脈沖幅值（）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VV2導通時，通過脈沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出出發(fā)脈沖。VD1和R3是為了VV2由導通變?yōu)橹苯貢r脈沖變壓器TM釋放其儲存的能量而設(shè)的。為了獲得觸發(fā)脈沖波形中的強脈沖部分，還需適當附加其它的電路環(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來說電路比較復雜；數(shù)字式觸發(fā)器可以在單片機上來實現(xiàn)，需要通過編程來實現(xiàn)，本設(shè)計不采用。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)計采用的是集成觸發(fā)器，選擇目前國內(nèi)常用的KJ、KC系例，本設(shè)計采用KJ004集成塊和KJ041集成塊。對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)計采用三相同步絕對式觸發(fā)方式。根據(jù)單相同步信號的上升沿和下降沿，形成兩個同步點，分別發(fā)出兩個相位互差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)補脈沖形成及分配單元形成補脈沖并按順序輸出6路脈沖。本設(shè)計課題是三相全三相全控橋整流電路中有六個晶閘管，觸發(fā)順序依次為：VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6，晶閘管必須嚴格按編號輪流導通，6個觸發(fā)脈沖相位依次相差60O，可以選用3個KJ004集成塊和一個KJ041集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個晶體管進行脈沖放大。 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，點劃框內(nèi)為KJ004的集成電路部分，它與分立元件的同步信號為鋸齒波的觸發(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導通，電流途徑為(+15V－R3－VD1－V1－地)；在uS負半周，VV3導通，電流途徑為(+15V－R3－VD2－V3－R5－R21―(―15V))。因此，在正、負半周期間。V4基本上處于截止狀態(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通。電容C1接在V5的基極和集電極之間，組成電容負反饋的鋸齒波發(fā)生器。在V4導通時，C1經(jīng)VVD3迅速放電。當V4截止時，電流經(jīng)(+15V－R6－C1－R22－RP1－(－15V))對C1充電，形成線性增長的鋸齒波，鋸齒波的斜率取決于流過R2RP1的充電電流和電容C1的大小。根據(jù)V4導通的情況可知，在同步電壓正、負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ube6+，V6導通。設(shè)uCUb為定值，改變UC，則改變了V6導通的時刻，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獲得基極電流而導通，電容C2由電源+15V經(jīng)電阻RVDV7基射結(jié)充電。當 V6由截止轉(zhuǎn)為導通時，C2所充電壓通過 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，當其充電電壓uc2≥+，V7又恢復導通。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)。在同步電壓一個周期內(nèi)，V7集電極輸出兩個相位差為180176。的脈沖。脈沖分選通過同步電壓的正負半周進行。如在us正半周V1導通，V8截止，V12導通，V12把來自V7的正脈沖箝位在零電位。同時，V7正脈沖又通過二極管VD7，經(jīng)V9～V11放大后輸出脈沖。在同步電壓負半周，情況剛好相反，V8導通，V12截止，V7正脈沖經(jīng) V13～V15放大后輸出負相脈沖。說明：1) KJ004中穩(wěn)壓管VS6～VS9可提高VVV1V13的門限電壓，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組成六個或門形成六路脈沖，并由三極管V1～V6進行脈沖功率放大。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