1、項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試識別識別GTOGTO的器件，了解其功能和作用；的器件，了解其功能和作用；掌握掌握GTOGTO的工作原理；的工作原理；掌握單相橋式可控整流電路的工作原理；掌握單相橋式可控整流電路的工作原理；掌握有源逆變電路的基本概念和單相橋式有源逆變電路的工作原理；掌握有源逆變電路的基本概念和單相橋式有源逆變電路的工作原理；分析晶閘管直流調(diào)速裝置的工作原理分析晶閘管直流調(diào)速裝置的工作原理 。學習目標學習目標項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試項目描述項目描述可控整流電路的應用是電力電子技術(shù)中應用最為廣泛的一種

2、技術(shù)。本可控整流電路的應用是電力電子技術(shù)中應用最為廣泛的一種技術(shù)。本項目將以直流調(diào)速裝置為例，讓大家了解單相橋式可控整流電路和有項目將以直流調(diào)速裝置為例，讓大家了解單相橋式可控整流電路和有源逆變電路在直流調(diào)速裝置中的應用。源逆變電路在直流調(diào)速裝置中的應用。內(nèi)圓磨床主軸電動機采用晶閘管單相橋式半控整流電路供電的直流電內(nèi)圓磨床主軸電動機采用晶閘管單相橋式半控整流電路供電的直流電動機調(diào)速裝置。動機調(diào)速裝置。 項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試一、可關(guān)斷晶閘管（一、可關(guān)斷晶閘管（GTO）1GTO的結(jié)構(gòu)及工作原理的結(jié)構(gòu)及工作原理主要特點：既可用門極正向觸發(fā)信號使其觸發(fā)

3、導通，又可向門極加主要特點：既可用門極正向觸發(fā)信號使其觸發(fā)導通，又可向門極加負向觸發(fā)電壓使其關(guān)斷。負向觸發(fā)電壓使其關(guān)斷。（a）可關(guān)斷（）可關(guān)斷（GTO）的外形）的外形 （b）可關(guān)斷（）可關(guān)斷（GTO）的圖形符號）的圖形符號項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試1GTO的結(jié)構(gòu)及工作原的結(jié)構(gòu)及工作原理理項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試理想的門極驅(qū)動信號（電流、電壓）波形如圖所示，其中實線為理想的門極驅(qū)動信號（電流、電壓）波形如圖所示，其中實線為電流波形，虛線為電壓波形。電流波形，虛線為電壓波形。項目二項目二 直流電機控制電路的連

4、接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試GTO門極驅(qū)動電路包括開通電路、關(guān)斷電路和反偏電路。下圖為門極驅(qū)動電路包括開通電路、關(guān)斷電路和反偏電路。下圖為雙電源供電的門極驅(qū)動電路，由門極導通電路、門極關(guān)斷電路和雙電源供電的門極驅(qū)動電路，由門極導通電路、門極關(guān)斷電路和門極反偏電路組成。門極反偏電路組成。門極關(guān)斷電路門極導通電路門極反偏電路項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試二、單相橋式整流電路1 1單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（1 1）電阻性負載）電阻性負載單相橋式整流電路帶電阻性負載的電路單相橋式整流電路帶電阻性負載的電路項目二項目二 直流電機控制電路的連

5、接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試單相橋式整流電路帶電阻性負載的單相橋式整流電路帶電阻性負載的工作波形工作波形1單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試單相全控橋式整流電路帶電阻性負載電路參數(shù)的計算：單相全控橋式整流電路帶電阻性負載電路參數(shù)的計算：、輸出電壓平均值的計算公式：、輸出電壓平均值的計算公式：、負載電流平均值的計算公式：、負載電流平均值的計算公式：、輸出電壓的有效值的計算公式：、輸出電壓的有效值的計算公式：2cos19 . 0)(sin2122UttdUUd2cos19 . 02ddddRURUI2sin21)(

6、)sin2(1222UtdtUU1單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試、負載電流有效值的計算公式：、負載電流有效值的計算公式：、流過一只可關(guān)斷晶閘管（、流過一只可關(guān)斷晶閘管（GTOGTO）的電流的平均值的計算公式：）的電流的平均值的計算公式：、流過一只、流過一只GTOGTO的電流的有效值的計算公式：的電流的有效值的計算公式：、GTOGTO可能承受的最大電壓為：可能承受的最大電壓為：2sin212dRUI2cos145. 0212dddTRUIIIRUtdtRUIddT2122sin41)()sin2(2122222UUT

7、M1單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試（2）電感性負載項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試 電感性負載的工作波形分析電感性負載的工作波形分析（2）電感性負載項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試單相全控橋式整流電路帶電感性負載電路參數(shù)的計算：單相全控橋式整流電路帶電感性負載電路參數(shù)的計算：、輸出電壓平均值的計算公式：、輸出電壓平均值的計算公式：移相范圍是移相范圍是0 09090。、負載電流平均值的計算公式：、負載電流平均值的計算公式：、流過一只、流過一只

8、GTOGTO的電流的平均值和有效值的計算公式：的電流的平均值和有效值的計算公式：、GTOGTO可能承受的最大電壓為：可能承受的最大電壓為：cos9 . 02UUdcos9 . 02ddddRURUIddTII21dTII2122UUTM（2）電感性負載項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試為了擴大移相范圍，去掉輸出電壓的負值，提高為了擴大移相范圍，去掉輸出電壓的負值，提高Ud的值，也可以在的值，也可以在負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，接了續(xù)流二極管以后，的移相范圍可負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，接了續(xù)流二極管以后，的移相范圍可以擴大到以擴大到0180。 （2）電感性負載項目二

9、項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試2單相橋式半控整流電路 (1(1）電阻性負載）電阻性負載 電阻性負載電路電阻性負載電路和和工作波形分析工作波形分析項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試(1）電阻性負載單相全控橋式整流電路帶電阻性負載電路參數(shù)的計算：單相全控橋式整流電路帶電阻性負載電路參數(shù)的計算：、輸出電壓平均值的計算公式：、輸出電壓平均值的計算公式：的移相范圍是的移相范圍是0 0180180。、負載電流平均值的計算公式：、負載電流平均值的計算公式：、流過一只、流過一只GTOGTO和整流二極管的電流的平均值和有效值的計算公式：和整流

10、二極管的電流的平均值和有效值的計算公式：、GTOGTO可能承受的最大電壓為：可能承受的最大電壓為：2cos19 . 02UUd2cos19 . 02ddddRURUIddDdTIII21IIT2122UUTM項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試(2）電感性負載單相橋式半控整流電路帶電感性負載單相橋式半控整流電路帶電感性負載項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試(2）電感性負載單相橋式半控整流電路帶電感性負載加續(xù)流二極管單相橋式半控整流電路帶電感性負載加續(xù)流二極管項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)

11、試(2）電感性負載電路帶電感性負載電路參數(shù)的計算如下：電路帶電感性負載電路參數(shù)的計算如下：、輸出電壓平均值的計算公式：、輸出電壓平均值的計算公式：的移相范圍是的移相范圍是0 0180180。、負載電流平均值的計算公式：、負載電流平均值的計算公式：、流過一只、流過一只GTOGTO和整流二極管的電流的平均值和有效值的計算公式：和整流二極管的電流的平均值和有效值的計算公式：電流的平均值電流的平均值電流的有效值電流的有效值2cos19 . 02UUd2cos19 . 02ddddRURUIddDdTIII2dddDRIII22項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試(2）

12、電感性負載、流過續(xù)流二極管的電流的平均值和有效值分別為：、流過續(xù)流二極管的電流的平均值和有效值分別為： 電流的平均值電流的平均值 電流的有效值電流的有效值、GTOGTO可能承受的最大電壓為：可能承受的最大電壓為：dddDRIII22dDRII22UUTM項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試三、有源逆變電路1 1有源逆變的工作原理有源逆變的工作原理（1 1）兩電源間的能量傳遞）兩電源間的能量傳遞 (a) (b) (c)(a) (b) (c)項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試1有源逆變的工作原理圖（圖（a a）為兩個電源同極性連

13、接，稱為電源逆串；）為兩個電源同極性連接，稱為電源逆串；圖（圖（b b）也是兩電源同極性相連；）也是兩電源同極性相連； 圖（圖（c c）為兩電源反極性連接，稱為電源順串；）為兩電源反極性連接，稱為電源順串； 此時電源此時電源E E1 1與與E E2 2均輸出功率，電阻上消耗的功率為兩電源功率之均輸出功率，電阻上消耗的功率為兩電源功率之和：和：PRPRP1P1P2P2。項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試通過上述分析，我們知道：通過上述分析，我們知道：（1 1）無論電源是順串還是逆串，只要電流從電源正極端流出，則該）無論電源是順串還是逆串，只要電流從電源正極端流

14、出，則該電源就輸出功率；反之，若電流從電源正極端流入，則該電源就電源就輸出功率；反之，若電流從電源正極端流入，則該電源就吸收功率。吸收功率。（2 2）兩個電源逆串連接時，回路電流從電動勢高的電源正極流向電）兩個電源逆串連接時，回路電流從電動勢高的電源正極流向電動勢低的電源正極。如果回路電阻很小，即使兩電源電動勢之差動勢低的電源正極。如果回路電阻很小，即使兩電源電動勢之差不大，也可產(chǎn)生足夠大的回路電流，使兩電源間交換很大的功率。不大，也可產(chǎn)生足夠大的回路電流，使兩電源間交換很大的功率。（3 3）兩個電源順串時，相當于兩電源電動勢相加后再通過）兩個電源順串時，相當于兩電源電動勢相加后再通過R R短

15、路，短路，若回路電阻若回路電阻R R很小，則回路電流會非常大，這種情況在實際應用很小，則回路電流會非常大，這種情況在實際應用中應當避免。中應當避免。1有源逆變的工作原理項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試單相橋式變流電路整流與逆變原理單相橋式變流電路整流與逆變原理 (a)(a)電路圖電路圖 (b)(b)整流狀態(tài)下的波形圖整流狀態(tài)下的波形圖 (c)(c)逆變狀態(tài)下的波形圖逆變狀態(tài)下的波形圖1有源逆變的工作原理項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試圖（圖（a a）中）中GTOGTO的控制角的控制角a a9090，則電路工作在整流狀態(tài)

16、，通過調(diào)整，則電路工作在整流狀態(tài)，通過調(diào)整角，則交流電壓通過角，則交流電壓通過I I組組GTOGTO輸出功率，電動機吸收功率。負載中電輸出功率，電動機吸收功率。負載中電流值為流值為: :若當開關(guān)若當開關(guān)S S拔向位置拔向位置2 2時，又同時觸發(fā)脈沖控制角調(diào)整到時，又同時觸發(fā)脈沖控制角調(diào)整到a a9090，則，則組組GTOGTO輸出電壓將為上負下正，波形如圖（輸出電壓將為上負下正，波形如圖（c c）所示。調(diào)整角使）所示。調(diào)整角使GTOGTO在在E E與與u u2 2的作用下導通，負載中電流為的作用下導通，負載中電流為: :這種情況下，電動機輸出功率，運行于發(fā)電制動狀態(tài)，這種情況下，電動機輸出功率

17、，運行于發(fā)電制動狀態(tài)，組組GTOGTO吸收吸收功率并將功率送回交流電網(wǎng)。這種情況就是有源逆變。功率并將功率送回交流電網(wǎng)。這種情況就是有源逆變。dIUdIUREUIdIdRUEIdd1有源逆變的工作原理項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試逆變時的輸出電壓控制有的是與整流時相同，計算公式仍為逆變時的輸出電壓控制有的是與整流時相同，計算公式仍為我們令我們令 ，稱為逆變角，稱為逆變角 ，則，則cos9 . 02UUdcos9 . 0)180cos(9 . 0cos9 . 0222UUUUd1801有源逆變的工作原理項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制

18、電路的連接與調(diào)試實現(xiàn)有源逆變必須滿足下列條件：實現(xiàn)有源逆變必須滿足下列條件：（1 1）變流裝置的直流側(cè)必須外接電壓極性與）變流裝置的直流側(cè)必須外接電壓極性與GTOGTO導通方向一致的直導通方向一致的直流電源，且其值稍大于變流裝置直流側(cè)的平均電壓。流電源，且其值稍大于變流裝置直流側(cè)的平均電壓。（2 2）變流裝置必須工作在）變流裝置必須工作在 9090區(qū)間，使其輸出直流電壓極性區(qū)間，使其輸出直流電壓極性與整流狀態(tài)時相反，才能將直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β仕椭两涣麟娋W(wǎng)。與整流狀態(tài)時相反，才能將直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β仕椭两涣麟娋W(wǎng)。要指出的是，關(guān)控橋或接有續(xù)流二極管的電路，因它們不可能輸出要指出的是，關(guān)控橋或接有續(xù)流二極管的電路，因它們不可能輸出負電壓，也不允許直流側(cè)接上直流輸出反極性的直流電動勢，所以負電壓，也不允許直流側(cè)接上直流輸出反極性的直流電動勢，所以這此電路不能實現(xiàn)有源逆變。這此電路不能實現(xiàn)有源逆變。1有源逆變的工作原理項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試2逆變失敗與逆變角的限制（1 1）逆變失敗的原因）逆變失敗的原因 有源逆變換流失敗分析有源逆變換流失敗分析t1t2t3u2u2/u2u2/ttudug00項目二項目二 直流電機控制電路的連接與調(diào)試直流電機控制電路的連接與調(diào)試2逆變失敗與逆變角的限制造成逆變失敗的原因主要有以下幾種