第四章_機(jī)電傳動(dòng)速度連續(xù)控制

1、浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)他勵(lì)直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和電路他勵(lì)直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和電路浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)類型直流電動(dòng)機(jī)類型：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)（1）定子）定子用于產(chǎn)生主磁通用于產(chǎn)生主磁通。（2）轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)子包括電樞鐵心和電樞繞組，電樞電流產(chǎn)生電樞包括電樞鐵心和電樞繞組，電樞電流產(chǎn)生電樞磁通磁通a a。電樞電流由外部直流電源經(jīng)電刷和換向器提供電樞電流由外部直流電源經(jīng)電刷和換向

2、器提供。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的常用計(jì)算公式直流電動(dòng)機(jī)的常用計(jì)算公式電樞電壓和電流的關(guān)系電樞電壓和電流的關(guān)系其中，其中，E E為電樞繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，為電樞繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，R R為電樞繞組電阻。為電樞繞組電阻。電樞繞組電動(dòng)勢(shì)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)其中，其中，C CE E為電勢(shì)常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)，為電勢(shì)常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)，為主磁通，為主磁通，n n為電為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，即電樞轉(zhuǎn)速。動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，即電樞轉(zhuǎn)速。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的常用計(jì)算公式直流電動(dòng)機(jī)的常用計(jì)算公式電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩其中，其中，C CT

3、T為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，I I為電樞電流?？梢?，對(duì)于某一直流電為電樞電流。可見，對(duì)于某一直流電動(dòng)機(jī)，在主磁通一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。動(dòng)機(jī)，在主磁通一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的常用計(jì)算公式直流電動(dòng)機(jī)的常用計(jì)算公式機(jī)械特性方程機(jī)械特性方程其中：其中：n0n0稱為理想空載轉(zhuǎn)速，稱為理想空載轉(zhuǎn)速，K K為機(jī)械特性斜率。為機(jī)械特性斜率。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法調(diào)壓調(diào)速：調(diào)壓調(diào)速：主磁通不變，改變電源電壓主磁通不變，改

4、變電源電壓特點(diǎn)特點(diǎn)只能在電動(dòng)機(jī)額定電壓以下進(jìn)行調(diào)速，轉(zhuǎn)速與電壓成正比；只能在電動(dòng)機(jī)額定電壓以下進(jìn)行調(diào)速，轉(zhuǎn)速與電壓成正比；相同負(fù)載條件下，改變電源電壓，機(jī)械特性曲線硬度不變。相同負(fù)載條件下，改變電源電壓，機(jī)械特性曲線硬度不變。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)壓調(diào)速過程調(diào)壓調(diào)速過程浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)弱磁調(diào)速：弱磁調(diào)速：電源電壓不變，改變主磁通；由于主磁通在額定勵(lì)電源電壓不變，改變主磁通；由于主磁通在額定勵(lì)磁條件下已接近飽和，通常只能減小，因而改變磁通調(diào)速也稱磁條件下已接近飽和，通常只能減小，因而改變磁通調(diào)速也稱為弱磁

5、調(diào)速。為弱磁調(diào)速。特點(diǎn)特點(diǎn)減弱磁通使轉(zhuǎn)速升高，只能用于額定轉(zhuǎn)速以上進(jìn)行調(diào)速；減弱磁通使轉(zhuǎn)速升高，只能用于額定轉(zhuǎn)速以上進(jìn)行調(diào)速；減弱磁通使機(jī)械特性曲線斜率變大，機(jī)械特性變軟；減弱磁通使機(jī)械特性曲線斜率變大，機(jī)械特性變軟；調(diào)速范圍較小，一般只能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的調(diào)速范圍較小，一般只能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的1.21.2到到2 2倍。倍。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)弱磁調(diào)速過程弱磁調(diào)速過程浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)常用調(diào)速方法直流電機(jī)常用調(diào)速方法以電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速，基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速以下采用調(diào)以電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速，基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速以下采

6、用調(diào)壓調(diào)速，基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速以上采用弱磁調(diào)速，從而擴(kuò)大調(diào)速壓調(diào)速，基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速以上采用弱磁調(diào)速，從而擴(kuò)大調(diào)速范圍。范圍。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求調(diào)速：調(diào)速：在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔（有級(jí)）在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔（有級(jí)）地或者平滑（無級(jí)）地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；地或者平滑（無級(jí)）地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速； 穩(wěn)速：穩(wěn)速：以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定地運(yùn)行，不因各種可以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定地運(yùn)行，不因各種可能的外來干擾（如負(fù)載變化、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等）而產(chǎn)生過大的能的外來干擾（如負(fù)載變化、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等）而產(chǎn)生過大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)轉(zhuǎn)速波

7、動(dòng) ；加減速：加減速：縮短加減速時(shí)間，提高動(dòng)態(tài)性能和生產(chǎn)效率；延長縮短加減速時(shí)間，提高動(dòng)態(tài)性能和生產(chǎn)效率；延長加減速時(shí)間，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。加減速時(shí)間，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。 浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)態(tài)指標(biāo)穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：調(diào)速范圍：調(diào)速范圍D和靜差率和靜差率S動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)：跟隨性能指標(biāo)（上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間）：跟隨性能指標(biāo)（上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間）和抗擾動(dòng)性能指標(biāo)（最大動(dòng)態(tài)變化量、恢復(fù)時(shí)間）和抗擾動(dòng)性能指標(biāo)（最大動(dòng)態(tài)變化量、恢復(fù)時(shí)間）浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速范圍：生產(chǎn)機(jī)械要

8、求電動(dòng)機(jī)能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速nmax和和最低轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速nmin之比稱為調(diào)速范圍，用字母之比稱為調(diào)速范圍，用字母D表示。表示。D=nmax/nmin 其中其中nmax和和nmin一般指額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速，對(duì)于少數(shù)一般指額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速，對(duì)于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，也可以用實(shí)際負(fù)載的轉(zhuǎn)速。負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，也可以用實(shí)際負(fù)載的轉(zhuǎn)速。意義：意義：調(diào)速范圍越廣，電機(jī)的有效工作區(qū)域越大。調(diào)速范圍越廣，電機(jī)的有效工作區(qū)域越大。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)靜差率靜差率：在某一機(jī)械特性所示狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)在額定：

9、在某一機(jī)械特性所示狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下產(chǎn)生的速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比，用負(fù)載下產(chǎn)生的速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比，用S表示。表示。意義意義：表示電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度。機(jī)械特性越硬，：表示電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度。機(jī)械特性越硬，靜差率越小，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性越高；理想空載轉(zhuǎn)速大，靜靜差率越小，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性越高；理想空載轉(zhuǎn)速大，靜差率越小。差率越小。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)調(diào)速范圍和靜差率必須同時(shí)使用才有意義。調(diào)速范圍和靜差率必須同時(shí)使用才有意義。一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的靜一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的靜差率要求，主要是指最低轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率；一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)

10、的調(diào)差率要求，主要是指最低轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率；一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低轉(zhuǎn)速時(shí)還能滿足靜差率要求的轉(zhuǎn)速變化范速范圍，是指在最低轉(zhuǎn)速時(shí)還能滿足靜差率要求的轉(zhuǎn)速變化范圍。脫離了對(duì)靜差率的要求，任何調(diào)速系統(tǒng)都可以得到極寬的圍。脫離了對(duì)靜差率的要求，任何調(diào)速系統(tǒng)都可以得到極寬的調(diào)速范圍；脫離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也是相當(dāng)容調(diào)速范圍；脫離了調(diào)速范圍，要滿足給定的靜差率也是相當(dāng)容易的。易的。 浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)間的關(guān)系靜態(tài)指標(biāo)間的關(guān)系 對(duì)于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，其特性硬度或值是一定的，如果對(duì)對(duì)于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，其特性硬度或值是一定的，如果對(duì)靜差率的要求越

11、嚴(yán)（即靜差率的要求越嚴(yán)（即S值越?。到y(tǒng)允許的調(diào)速范圍值越?。?，系統(tǒng)允許的調(diào)速范圍D就就越小。越小。 浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)跟隨性能指標(biāo)跟隨性能指標(biāo)：上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間：上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間抗擾性能指標(biāo)抗擾性能指標(biāo)：最大動(dòng)態(tài)變化量、恢復(fù)時(shí)間：最大動(dòng)態(tài)變化量、恢復(fù)時(shí)間浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)跟隨性能指標(biāo)跟隨性能指標(biāo)浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)抗擾性能指標(biāo)抗擾性能指標(biāo)浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)浙江

12、師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程負(fù)載增加負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降轉(zhuǎn)速下降反饋減小反饋減小偏差變大偏差變大輸出電輸出電壓升高壓升高轉(zhuǎn)速升高轉(zhuǎn)速升高浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性分析轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性分析放大器輸出放大器輸出:觸發(fā)器、整流器輸出觸發(fā)器、整流器輸出:電樞回路電壓方程電樞回路電壓方程:繞組電勢(shì)繞組電勢(shì):測(cè)速系統(tǒng)測(cè)速系統(tǒng):靜特性靜特性:浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)電流截止負(fù)反饋電流截止負(fù)反饋浙江師范

13、大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)升速過程速系統(tǒng)升速過程電流上升階段電流上升階段恒流升速階段恒流升速階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件常用電力電子器件分類常用電力電子器件分類半控型器件半控型器件：只能控制開通，不能控制關(guān)斷，典型的是晶：只能控制開通，不能控制關(guān)斷，典型的是晶閘管閘管(thyristor)。全控型器件全控型器件：通斷都可控，典型元件有：通斷都可控，典型元件有GTR、GTO、

14、MOSFET、IGBT。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件全控型電力電子器件的特點(diǎn)全控型電力電子器件的特點(diǎn)雙極型：電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電，典型的有雙極型：電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電，典型的有GTR和和GTO。特點(diǎn)特點(diǎn)功率大，工作頻率低。功率大，工作頻率低。單極型器件：只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，典型元件是單極型器件：只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，典型元件是MOSFET。特點(diǎn)特點(diǎn)工作頻率高，但容量較小。工作頻率高，但容量較小?；旌闲推骷旱湫驮腔旌闲推骷旱湫驮荌GBT。特點(diǎn)。特點(diǎn)兼有上述兩者的兼有上述兩者的優(yōu)點(diǎn)，工作頻率高，功率較大。優(yōu)點(diǎn)，工作頻率高，功率較大。浙江師范大學(xué)

15、浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件電力電子器件的開關(guān)特性電力電子器件的開關(guān)特性晶閘管晶閘管SCR(thyristor)：又稱為可控硅，包括陽極：又稱為可控硅，包括陽極(A)、陰極陰極(K)和門極和門極(G)三個(gè)電極三個(gè)電極工作方式：陽極承受正壓，門極和陰極間加載正電壓時(shí)，工作方式：陽極承受正壓，門極和陰極間加載正電壓時(shí)，管子導(dǎo)通。導(dǎo)通后，即使門極正電壓取消，管子仍保持導(dǎo)通管子導(dǎo)通。導(dǎo)通后，即使門極正電壓取消，管子仍保持導(dǎo)通狀態(tài)。只有當(dāng)陽極電壓為狀態(tài)。只有當(dāng)陽極電壓為0或負(fù)值時(shí)管子才關(guān)斷?；蜇?fù)值時(shí)管子才關(guān)斷。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件晶閘管基本接法及波形晶閘管基本接法及波

16、形浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管GTO (gate-turn-off thyristor)：基本結(jié)：基本結(jié)構(gòu)與晶閘管類似，包括門極、陽極和陰極。符號(hào)在晶閘管符構(gòu)與晶閘管類似，包括門極、陽極和陰極。符號(hào)在晶閘管符號(hào)門極上加一橫線表示。號(hào)門極上加一橫線表示。工作方式：陽極承受正電壓，門極加正電壓時(shí)導(dǎo)通，撤銷工作方式：陽極承受正電壓，門極加正電壓時(shí)導(dǎo)通，撤銷門極正電壓時(shí)，仍保持導(dǎo)通。門極加負(fù)電壓或負(fù)脈沖時(shí)關(guān)斷。門極正電壓時(shí)，仍保持導(dǎo)通。門極加負(fù)電壓或負(fù)脈沖時(shí)關(guān)斷。特點(diǎn)：頻率低，只用于超大功率場(chǎng)合。特點(diǎn)：頻率低，只用于超大功率場(chǎng)合。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力

17、電子器件電力電子器件可關(guān)斷晶閘管基本電路可關(guān)斷晶閘管基本電路浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件電力晶體管電力晶體管GTR (giant transistor)：一般為達(dá)林頓管復(fù)：一般為達(dá)林頓管復(fù)合模塊，包括基極、集電極和發(fā)射級(jí)，中間并聯(lián)續(xù)流二極管。合模塊，包括基極、集電極和發(fā)射級(jí)，中間并聯(lián)續(xù)流二極管。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件GTR工作狀態(tài)工作狀態(tài)放大狀態(tài)放大狀態(tài)：集電極電流隨基極電流變化，放大倍數(shù)為集電極電流隨基極電流變化，放大倍數(shù)為；飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)：當(dāng)：當(dāng)I Ib b U Uc c/I/Ic c時(shí)，時(shí)，GTRGTR進(jìn)入飽和狀態(tài)，飽和壓降約進(jìn)入飽和狀態(tài)，

18、飽和壓降約為為1 1到到5V5V，功耗很小。，功耗很小。截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)：基極電流小于等于：基極電流小于等于0 0時(shí)，時(shí)，GTRGTR進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，只流進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，只流過微弱的漏電流，功率近乎為過微弱的漏電流，功率近乎為0 0。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件GTR主要參數(shù)主要參數(shù)擊穿電壓擊穿電壓：能使集電極和發(fā)射極間擊穿的最小電壓能使集電極和發(fā)射極間擊穿的最小電壓；漏電流漏電流：截止?fàn)顟B(tài)下，集電極流向發(fā)射極的電流?；鶚O開路：截止?fàn)顟B(tài)下，集電極流向發(fā)射極的電流。基極開路和加入反向電壓時(shí)漏電流基本相等；和加入反向電壓時(shí)漏電流基本相等；集電極最大電流集電極最大電流：GTRGTR飽

19、和導(dǎo)通時(shí)的最大允許電流；飽和導(dǎo)通時(shí)的最大允許電流；飽和壓降飽和壓降：GTRGTR飽和導(dǎo)通時(shí)，集電極和發(fā)射極間的壓降，該飽和導(dǎo)通時(shí)，集電極和發(fā)射極間的壓降，該數(shù)值越小越好，一般為數(shù)值越小越好，一般為1 1到到5V5V。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件GTR主要參數(shù)主要參數(shù)開通時(shí)間開通時(shí)間：基極施加正電流到集電極電流上升到基極施加正電流到集電極電流上升到0.9倍飽和倍飽和電流的時(shí)間電流的時(shí)間；關(guān)斷時(shí)間關(guān)斷時(shí)間：從基極電流撤銷到集電極電流下降到：從基極電流撤銷到集電極電流下降到0.10.1被飽和被飽和電流的時(shí)間；電流的時(shí)間；開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間直接影響開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間直接影響GTRG

20、TR的工作頻率，一般來講，的工作頻率，一般來講，GTRGTR作為逆變管使用時(shí)使用頻率低于作為逆變管使用時(shí)使用頻率低于2KHz2KHz。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件GTR的參數(shù)選擇的參數(shù)選擇擊穿電壓擊穿電壓：按輸入線電壓按輸入線電壓峰值的峰值的2倍選取倍選??；集電極最大電流集電極最大電流：按額定：按額定電流峰值的電流峰值的2 2倍選?。槐哆x?。籊TRGTR的通斷由基極電流控的通斷由基極電流控制，所需驅(qū)動(dòng)功率較大，驅(qū)制，所需驅(qū)動(dòng)功率較大，驅(qū)動(dòng)電流較為復(fù)雜，工作頻率動(dòng)電流較為復(fù)雜，工作頻率較低。較低。GTR應(yīng)用電路應(yīng)用電路浙江師范大

21、學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）組成組成：包含柵極（：包含柵極（G）、源極（）、源極（S）和漏極（）和漏極（D）；）；工作方式工作方式：柵源電壓控制漏極電流。：柵源電壓控制漏極電流。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：漏電流很小，幾乎為：漏電流很小，幾乎為0 0；所需驅(qū)動(dòng)功率?。还ぷ黝l率；所需驅(qū)動(dòng)功率?。还ぷ黝l率高；熱穩(wěn)定性好；安全工作區(qū)大。高；熱穩(wěn)定性好；安全工作區(qū)大。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：擊穿電壓較低；工作電流偏小。：擊穿電壓較低；工作電流偏小。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件MOSFET基本接法基本接法浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件絕緣

22、柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)是是GTR和和MOSFET結(jié)合的產(chǎn)物，包含集電極（結(jié)合的產(chǎn)物，包含集電極（C）、發(fā)射極）、發(fā)射極（E）和柵極（）和柵極（G）三個(gè)電極；）三個(gè)電極；特點(diǎn)特點(diǎn)：控制部分與：控制部分與MOSFETMOSFET相同，為柵極和射極間的電壓信號(hào)。相同，為柵極和射極間的電壓信號(hào)。由于由于GEGE間輸入阻抗很高，控制電流接近間輸入阻抗很高，控制電流接近0 0，功率很??；主電路，功率很??；主電路部分與部分與GTRGTR相同，工作電流為集電極電流，數(shù)值較大。相同，工作電流為集電極電流，數(shù)值較大。浙江師范大學(xué)

23、浙江師范大學(xué)電力電子器件電力電子器件IGBTIGBT擊穿電壓可擊穿電壓可達(dá)達(dá)1200V1200V，集電，集電極最大飽和電流極最大飽和電流超過超過1500A1500A，工，工作頻率超過作頻率超過20kHz20kHz，在中小，在中小功率變頻器中處功率變頻器中處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)整流整流將交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程將交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程整流電路整流電路單相整流電路單相整流電路三相整流電路三相整流電路單相可控整流電路單相可控整流電路單相不可控整流電路單相不可控整流電路三相可控整流電路三相可控整流電路三相不可控整流電路三相不可控

24、整流電路浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)1.單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路阻性負(fù)載整流特性分析阻性負(fù)載整流特性分析u2輸入電壓輸入電壓 ；ud輸出電壓輸出電壓 ；控制角控制角 ；晶閘管元件承受晶閘管元件承受正向電壓起始點(diǎn)到觸發(fā)脈沖正向電壓起始點(diǎn)到觸發(fā)脈沖的作用點(diǎn)之間的電角度。的作用點(diǎn)之間的電角度。 導(dǎo)通角導(dǎo)通角 ；是晶閘管在是晶閘管在一周期時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的電角度。一周期時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的電角度。 的的范范圍圍 00 的的范范圍圍 浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)阻性負(fù)載整流特性分析阻性負(fù)載整流特性分析214502 cosRU.RU

25、Idd 2cos145. 0)(sin22122UttdUUdtsinUu 222 輸入電壓輸入電壓：負(fù)載電壓負(fù)載電壓：負(fù)載電流負(fù)載電流：晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓：22U浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)感性負(fù)載整流特性分析感性負(fù)載整流特性分析單相半波可控整流電路用于大電感性負(fù)載時(shí)，如果不采取措施，負(fù)載上就單相半波可控整流電路用于大電感性負(fù)載時(shí)，如果不采取措施，負(fù)載上就得不到所需要的電壓和電流。得不到所需要的電壓和電流。浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)帶續(xù)流二極管整流電路帶續(xù)流二極管整流電路ddVS2II

26、 ddv22II 晶閘管電流平均值：晶閘管電流平均值： 續(xù)流二極管的電流平均值：續(xù)流二極管的電流平均值： 2cos145. 0)(sin22122UttdUUdtsinUu 222 輸入電壓輸入電壓：負(fù)載電壓負(fù)載電壓：晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓：22U浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)2.單相半控橋式整流電路單相半控橋式整流電路浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)阻性負(fù)載阻性負(fù)載2cos19 . 0)(sin2122 UttdUUd21902 cosRU.RUIdd負(fù)載電壓負(fù)載電壓：負(fù)載電流負(fù)載電流：晶閘管承受

27、的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓：22U浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)感性負(fù)載感性負(fù)載 有了續(xù)流二極管，當(dāng)電源電壓降到零時(shí)，負(fù)有了續(xù)流二極管，當(dāng)電源電壓降到零時(shí)，負(fù)載電流流經(jīng)續(xù)流二極管，晶閘管因電流為零而關(guān)載電流流經(jīng)續(xù)流二極管，晶閘管因電流為零而關(guān)斷不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。斷不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。 流過每只晶閘管平均電流：流過每只晶閘管平均電流：dI 2流過續(xù)流二極管的平均電流：流過續(xù)流二極管的平均電流： dI 2cos19 . 0)(sin2122 UttdUUd負(fù)載電壓負(fù)載電壓：晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓：22U浙江師范大學(xué)浙江師

28、范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 半控橋式整流電路在電感性負(fù)載時(shí)，可以不半控橋式整流電路在電感性負(fù)載時(shí)，可以不加續(xù)流二極管加續(xù)流二極管。 這是因?yàn)樵陔娫措妷哼^零時(shí)，電感中的電流這是因?yàn)樵陔娫措妷哼^零時(shí)，電感中的電流通過通過V1和和V2形成續(xù)流，確保形成續(xù)流，確保VS1或或VS2可靠關(guān)斷，可靠關(guān)斷，這樣也就不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。這樣也就不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。流過每只晶閘管平均電流：流過每只晶閘管平均電流：dI 2流過續(xù)流二極管的平均電流流過續(xù)流二極管的平均電流 ：ddvII 222cos19 . 0)(sin2122 UttdUUd負(fù)載電壓負(fù)載電壓：晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓：22U浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)3.單相全控橋式整流電路單相全控橋式整流電路浙江師范大學(xué)浙江師范大學(xué) 三相可控整流電路三相可控整流電路 自然換相點(diǎn)：自然換相點(diǎn)：0 觸發(fā)相序：觸發(fā)相序：ABC觸發(fā)脈沖的相位：