调压控制主电路设计与优化

4.1.2.1 三相可控调压

1.通用接法

在三相电源进线处，每相都串联一个双向晶闸管，如图4-3a所示。

此方法的缺点是，定子绕组里将存在高次谐波电流，则：

图4-3 三相可控主电路

a）通用电路 b）定子绕组为△形 c）定子绕组为形

（1）当定子绕组为△形时 高次谐波电流的零序分量将在绕组里形成环流；

（2）当定子绕组为形时 因为没有中线，所以高次谐波电流的零序分量为零，但中点存在着位移电压。

所以，在实际应用中，此法不宜采用。

2.定子绕组为△形接法 把双向晶闸管和各相绕组串联后再联结成△形，从而避免了形成环流的可能性，如图4-3b所示。

3.定子绕组为形接法

把各相绕组的尾端，由单向晶闸管作环形联结，从而有效地避免了零序分量的影响，如图4-3c所示。

4.1.2.2 单相异步电动机的回顾

1.单相电动机的磁场

单相电动机的磁场是脉动磁场，如图4-4所示，它可以分解成两个方向相反而相同的旋转磁场，如图4-4b所示。

图4-4 单相电动机的特性

a）单相电动机 b）单相磁场的分解 c）机械特性

2.单相电动机的电磁转矩

如果只有一个旋转磁场，则所得到的机械特性将分别如图4-4c中的曲线①和曲线②所示。当两个旋转磁场同时作用时，所得到的机械特性如图中之曲线③所示。

3.单相电动机的工作特点(www.xing528.com)

单相电动机在静止状态下，是没有电磁转矩的。但一旦向某一方向有了一点转速后，它就能旋转起来，旋转方向由初始方向决定。实际的单相电动机总要设置一个能够产生附加转矩的装置使之产生起动转矩。

4.1.2.3 一相调压的调速方案

1.一相调压的调速原理

在U相中接入双向晶闸管，如图4-5a所示。则U相中将通入少量电流，电动机的合成磁场将是椭圆旋转磁场，如图4-5b所示。

图4-5 调节一相电压的机械特性

a）调节一相电压的主电路 b）椭圆旋转磁场 c）机械特性

这时，力矩电动机的机械特性如图4-5c中之曲线①、曲线②和曲线③所示。

通过调节双向晶闸管的导通角，就可以调节U相电流的大小，从而得到不同椭圆度的旋转磁场，也就得到不同的机械特性曲线。

由于双向晶闸管导通角的调节是无级的，所以，力矩电动机可以实现无级调速。

2.一相调压的脉宽调制

20世纪80年代，大功率晶体管以及脉宽调制技术开始普及，于是出现了利用脉宽调制技术来调节电压的控制方案。

一相调压的脉宽调制电路如图4-6a所示。

当输入电压为上“+”下“-”时，电流的路径是：“+”→VD₁→VT→VD₂→“-”；

当输入电压为下“+”上“-”时，电流的路径是：“+”→VD₃→VT→VD₄→“-”。

可见，不论电源电压的方向如何，都必须通过晶体管VT，因此，改变VT的脉冲占空比，就能改变U相电流的大小，从而调节电动机的转速。

图4-6 一相调压的脉宽调制

a）脉宽调制电路 b）占空比较大时 c）占空比较小时

当脉冲序列的占空比较大时，输出的平均电压也较大，如图4-6b所示；反之，当脉冲序列的占空比较小时，输出的平均电压也较小，如图4-6c所示。