晶闸管直流电动机调速系统的基本数据

常用的直流电动机可调压直流电源的有三种方式：

（1）发电机-电动机机组（G-D机组）。采用交流电动机驱动直流发电机，向直流电动机电枢供电。依靠调节直流发电机的励磁电流改变发电机发出的电压。这种方式占地面积大，效率低，维护不便，现在已经很少使用。

（2）脉宽调制-直流电动机调速系统（PWM-D）。用于小型直流电动机。

（3）晶闸管整流器-直流电动机调速系统（SCR-D系统）。常用的整流器有单相桥式整流器、三相桥式不可逆整流器和三相桥式可逆整流器。这种调速方式效率较高，应用广泛（见图5-9）。

图5-9 晶闸管-直流电动机调速系统的主回路

晶闸管是一种半可控的功率半导体元件。所谓半可控的含义是指：晶闸管只能在阳极和阴极之间为正向电压时，由控制极的脉冲触发而导通；晶闸管一旦导通后，只能依靠阳极和阴极之间电压小于零时才能关断。也就是说，晶闸管可以由控制极的脉冲控制其导通，而无法由控制极使其关断。虽然现在已经有各种可关断半导体元件，但是这种元件多用于交流电动机的变频器，而在晶闸管-直流电动机调速系统中还是使用普通的晶闸管。

晶闸管整流器在直流电动机调速系统中实现两个功能：把交流电整流成为直流电和调节整流电压的平均值。调节整流电压的平均值的原理是相控整流。触发脉冲发出的顺序是：单相桥式整流器S1—S2—S3—S4；三相桥式整流器S1—S2—S3—S4—S5—S6。对于三相可逆整流器不能对两组桥同时发出触发脉冲，电动机正转时，对正组桥（Ⅰ桥）发出触发脉冲；电动机反转时对反组桥（Ⅱ桥）发出脉冲。触发脉冲的顺序是S11—S12—S13—S14—S15—S16（正组桥），或者是S21—S22—S23—S24—S25—S26（反组桥）。控制向正组或反组整流器发出脉冲的电路叫做无环流逻辑电路，现在已经由数字化软件实现这个功能。

为了使直流电动机具有四个象限的机械特性，必须采用正反两组整流装置已保证电枢电流能够正反方向流过。具体地说由一组整流器工作在整流状态，为电动机电动运行供电；另一组桥工作在逆变状态，为电动机工作在发电工况供电。

晶闸管整流器输出电压的波形跟整流器的负载有关。通常整流器的负载分为纯电阻负载、电感性负载和电势负载三种。对于晶闸管-直流电动机电气传动系统属于电势负载，而且还有较大的电感成分。下面以电枢回路具有较大电感的电势负载为例，说明整流器输出的平均电压。

整流电压的平均值（见图5-10）

图5-10 晶闸管三相桥式整流器整流电压的波形

触发角α=0°位于自然换相点时，这时整流器输出的电压平均值为理想空载直流电压U_d0。当触发角为α时，并且0°＜α＜90°时，整流器输出为正电压，整流电压大于电动机的电动势（U_d＞E_a），整流电压和电流方向相同。整流器输出的直流电压平均值为

(www.xing528.com)

式中 U_2l——三相整流器输入侧交流电源的线电压；对于单相桥来说，U_2l是输入电压。

当90°＜α＜180°时，整流器工作在逆变状态，输出为负电压，电动机电流流入整流桥，可以使直流电动机工作在回馈制动工况。用逆变角β代替整流角α，则整流电压的平均值为

当α=90°时，整流电压的平均值为零。

表5-1是几种形式整流器的主要参数，供设计时查阅。

表5-1 整流器的主要参数

表中 I_2l——变压器二次线电流；

S_T——变压器容量，单位V·A；

U_S.max——晶闸管承受的最高电压；

R_T——变压器的电阻（折算到二次侧）；

X_T——变压器的感抗（折算到二次侧）；

U_d0——最高的整流电压的平均值。