直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源直流調(diào)速－→需要專用電源：可控、直流晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)圖2－1晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）原理圖1.晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)原理原理：調(diào)節(jié)控制電壓Uc移動(dòng)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位改變可控整流器VT輸出瞬時(shí)電壓ud的波形，以及輸出平均電壓Ud的數(shù)值(2-2)式中Ea——電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)(V)；

id——整流電流瞬時(shí)值(A)；

L——主電路總電感(H)，L=La+LL；R——主電路總電阻(Ω),R=Rrec+Ra+RL；2．觸發(fā)脈沖相位控制平波電抗器電感平波電抗器電阻整流裝置內(nèi)阻電樞電感電樞電阻瞬時(shí)電壓平衡方程式圖2-2V-M系統(tǒng)主電路的等效電路圖平均電壓對(duì)于一般的全控整流電路，當(dāng)電流波形連續(xù)時(shí)，可用下式表示(2-3)式中，α——從自然換相點(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖控制角；

Um——α=0時(shí)的整流電壓波形峰值；

m——交流電源一周內(nèi)的整流電壓脈波數(shù)。

☆整流、逆變與α的關(guān)系2．觸發(fā)脈沖相位控制表2-1不同整流電路的整流電壓波峰值、脈沖數(shù)及平均整流電壓圖2-3帶負(fù)載單相全控橋式整流電路的輸出電壓和電流波形3．電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)3．電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)①電流脈動(dòng)原因在整流變壓器二次側(cè)額定相電壓u2的瞬時(shí)值大于反電動(dòng)勢(shì)E時(shí)，晶閘管才可能被觸發(fā)導(dǎo)通。導(dǎo)通后如果u2降低到E以下，靠電感作用可以維持電流id繼續(xù)流通。由于電壓波形的脈動(dòng)，造成了電流波形的脈動(dòng)。②脈動(dòng)電流會(huì)出現(xiàn)連續(xù)和斷續(xù)兩種情況A.電流連續(xù)：當(dāng)電感量足夠大，負(fù)載也足夠大時(shí)在id上升階段，電感儲(chǔ)能；在id下降階段，電感中的能量將釋放出來(lái)維持電流連續(xù)。圖2－4V-M系統(tǒng)的電流波形(a)電流連續(xù) 電流連續(xù)圖2－4V-M系統(tǒng)的電流波形（b）電流斷續(xù)B.電流斷續(xù)：當(dāng)負(fù)載電流或電感較小時(shí)，電感中的儲(chǔ)能較少，等到id下降到零時(shí)，電感儲(chǔ)能不足以續(xù)流至下一相觸發(fā)，造成電流波形斷續(xù)。斷續(xù)的影響：造成機(jī)械特性的非線性，影響系統(tǒng)的運(yùn)行性能電流斷續(xù)期望：避免③電流脈動(dòng)的后果根據(jù)前節(jié)所述，V－M系統(tǒng)主電路電流是一脈動(dòng)電流，電流的脈動(dòng)將造成：A增加電機(jī)的發(fā)熱B產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制電流脈動(dòng)的措施（1）增加整流電路相數(shù)，或采用多重化技術(shù)；（2）設(shè)置電感量足夠大的平波電抗器。平波電抗器的計(jì)算①計(jì)算原則在計(jì)算平波電抗器電感量時(shí)應(yīng)保證電機(jī)低速輕載時(shí)電流連續(xù)②計(jì)算步驟通常首先給定最小電流Idmin，一般地，Idmin=5%~10%IN然后計(jì)算出總電感量，平波電抗器的計(jì)算計(jì)算公式不同整流電路的總電感量計(jì)算公式是不同的A.單相橋式全控整流電路：B.三相半波整流電路：C.三相橋式整流電路：平波電抗應(yīng)在上述計(jì)算值下減去電樞電感La4．晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性當(dāng)電流波形連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性方程式為 （2-7）式中，Ce——電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)圖2-5電流連續(xù)時(shí)V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性電流斷續(xù)當(dāng)電流較小時(shí)，電流波形就會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)，此時(shí)的機(jī)械特性呈現(xiàn)出非線性；

①機(jī)械方程式：較復(fù)雜，以三相半波整流電路構(gòu)成的為例式中θ為一個(gè)電流脈波的導(dǎo)通角當(dāng)電路確定時(shí)，阻抗角φ確定，不同的相位角α，用數(shù)值解法可以得到電流斷續(xù)時(shí)的機(jī)械特性曲線很顯然，對(duì)于三相半波整流電路，電流斷續(xù)時(shí)θ<120°②機(jī)械特性圖由上可得完整的V-M系統(tǒng)下的特性圖圖2－6V-M系統(tǒng)機(jī)械特性在電流連續(xù)區(qū)，顯示出較硬的機(jī)械特性；在電流斷續(xù)區(qū)，機(jī)械特性很軟，理想空載轉(zhuǎn)速翹得很高。在理想情況下，Ud和Uc之間呈線性關(guān)系：

（2-1）式中，Ud——平均整流電壓，

Uc——控制電壓，

Ks——晶閘管整流器放大系數(shù)。☆5．晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)5．晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)

求出放大系數(shù)：①原因?qū)τ赩－M系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，晶閘管觸發(fā)和整流裝置是該系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此，在應(yīng)用線性控制理論設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)求出該環(huán)節(jié)的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)。②觸發(fā)和整流電路的特點(diǎn)實(shí)際的觸發(fā)整流電路是非線性的，只在一定的工作范圍內(nèi)近似線性；如圖2-7③放大系數(shù)的求取A.根據(jù)輸入輸出特性采用用實(shí)驗(yàn)方法可以測(cè)取獲得晶閘管觸發(fā)和整流裝置環(huán)節(jié)的輸入輸出特性，如圖2-7；在獲得晶閘管觸發(fā)和整流裝置環(huán)節(jié)輸入輸出特性后，由圖的近似線性可得圖2-7晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出特性和Ks的測(cè)定放大系數(shù)的計(jì)算圖2-7晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出特性和Ks的測(cè)定（2-12）

B.估算若不可實(shí)測(cè)，就可采用裝置參數(shù)估算；例如：當(dāng)觸發(fā)電路控制電壓的調(diào)節(jié)范圍是0～10V，對(duì)應(yīng)的整流電壓的變化范圍是0～220V，可取失控時(shí)間和純滯后環(huán)節(jié)

求出傳遞函數(shù)①純滯后環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)時(shí)，可以將觸發(fā)和整流裝置看做是一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)

圖2－8晶閘管觸發(fā)與整流裝置的失控時(shí)間失控時(shí)間和純滯后環(huán)節(jié)舉例：在單相全波電阻性整流電路里，在t1時(shí)刻，在某一控制電壓Uc1下，控制角α1，一對(duì)晶閘管導(dǎo)通，此時(shí)電壓波形如圖2－8，若在圖示t2時(shí)刻，控制電壓改為Uc2，由于晶閘管的不可關(guān)斷性，只有過(guò)零點(diǎn)t3后，Uc2才起作用，此時(shí)控制角α2，另一對(duì)晶閘管導(dǎo)通，如此整流電壓波形如圖2－8。失控時(shí)間和純滯后環(huán)節(jié)②失控時(shí)間Ts分析A.理論分析晶閘管導(dǎo)通后只有在電壓過(guò)零才能關(guān)斷，因此失控時(shí)間與控制電壓發(fā)生變化時(shí)間以及電壓過(guò)零時(shí)間有關(guān)，其最大失控時(shí)間可由式

(2-13)平均失控時(shí)間式中，f——交流電源頻率(Hz)，

m——一周內(nèi)整流電壓的 脈波數(shù)。表2-2晶閘管整流器的失控時(shí)間（f=50Hz）失控時(shí)間和純滯后環(huán)節(jié)B.實(shí)際取值通常的，相對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，是比較小的，在一般情況下，a.Ts＝0.5Tsmax,b.或者干脆取最大值Ts＝Tsmax③傳遞函數(shù)A.時(shí)域函數(shù)用階躍延時(shí)函數(shù)表示滯后效應(yīng)，那么有晶閘管觸發(fā)電路與整流裝置的傳遞函數(shù)

B.根據(jù)拉氏變換，可得傳遞函數(shù)為C.傳遞函數(shù)的簡(jiǎn)化該函數(shù)含有e指數(shù)，分析和設(shè)計(jì)都比較麻煩，為了簡(jiǎn)化，可進(jìn)行臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開(kāi)，并且略去高次項(xiàng)得（2－14）

→☆（