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电力电子技术第35讲

5交流－直流变换器（12）
交流－直流变换器(12)

本讲是第5章交流－直流变换器的第12讲，上11讲的主要内容是：

‰第一单元基本整流电路的结构和原理
5.1～5.3单相和三相可控整流电路
‰第二单元基本整流电路的特殊结构和问题
5.4～5.7谐波和功率因数问题，大功率可控整流电路，
PWM整流电路

‡第三个单元（有源逆变及整流器应用）：

5.8整流电路的有源逆变工作状态
本讲学习：
5.9晶闸管直流电动机系统

哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子35.2技术电力电子技术
交流－直流变换器(12)
3.8晶闸管直流电动机系统
晶闸管直流电动机系统——晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成
的系统。
是电力拖动系统中主要的一种。
是可控整流装置的主要用途之一。

对该系统的研究包括两个方面：
其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。
其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。
本节主要从第二个方面进行分析。

哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术35.3电力电子技术
交流－直流变换器(12)

1.工作于整流状态时(电动状态）

整流电路接反电动势负载时，
负载电流断续，对整流电路和
电动机的工作都很不利。
uuu
udabcud

Ud
通常在电枢回路串联一平波电E
idR
抗器，保证整流电流在较大范Oωt
围内连续。α

i
diciaibic

Oωt
三相半波带电动机负载且
加平波电抗器时的电压电流波形

哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术35.4电力电子技术
交流－直流变换器(12)

此时，整流电路直流电压的平衡方程为

UERIUd=M+Σd+Δ
式中，3X
RRR=++B
ΣBM2π

EM为电动机的反电动势
负载平均电流I所引起的各种电压降，包括：
RIΣdd
变压器的电阻压降
–IRdB

–电枢电阻压降IRdM

–由重叠角引起的电压降3XIBd(π2)
ΔU晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值。
系统的两种工作状态：电流连续工作状态
电流断续工作状态

哈尔滨工业大学远程教育文件:技术电力电子35.5电力电子技术
交流－直流变换器(12)

（1）电流连续时电动机的机械特性I=nf()d

在电机学中，已知直流电动机的反电动势为
（5-113）
EM=CenUERIUd=M+Σd+Δ
可根据整流电路电压平衡方程式（5-112），得
5-114
EURIU1M.=172αcos−Σd−Δ（）
n
转速与电流的机械特性关系式为
3XBId
(RB+RM+)
2πCe
1.17U2αcosRIUΣd+Δa1
n=−（5-115）
CeCea2

a3
组是一其机械特性平行的直线，a1<a2<a3
其斜率由内阻不一定相同而稍于
O
有差异。Id
调节α角即可调节电动机的转，
三相半波电流连续时以
速。
电流表示的电动机机械特性

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交流－直流变换器(12)

(2)电流断续时电动机的机械特性
当负载减小时，平波电抗器中的电感储能减小，致使电流不再连续，此
时其机械特性也就呈现出非线性。

当Id减小至某一定值Idmin以后，电流变为断续，这个E0′是不
存在的，真正的理想空载点远大于此值。

α≤60°电动机的实际空载反电动E

势都是2U2。E0断续区特性的近似直线
(2U)
α>60°时空载反电动势2
为：。E0'
2U2cos(α−π)3
(0.585U2)
主电路电感足够大，可以只考虑电
I
流连续段，完全按线性处理。dmin
O断续区连续区Id
当低速轻载时，可改用另一段较陡
的特性来近似处理，等效电阻要大
电流断续时电动势的特性曲线
一个数量级。

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电流断续时电动机机械特性的特点：

电流断续时理想空载转E分界线

速抬高。E0
a
机械特性变软，即负载1
a
电流变化很小也可引起2
a
很大的转速变化。3
a
随着α的增加，进入断4
a
续区的电流值加大。5
断续区连续区

O
Id
考虑电流断续时
不同α时反电动势的特性曲线
α1<a2<a3<60°，a5>a4>60°

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2.工作于有源逆变状态时(回馈制动）
(1)电流连续时电动机的机械特性

电流连续时的机械特性由下式决定

UEIRd−M=dΣ

逆变时UU=−cosβn
dd0正组变流器

EUM=(−d0cosβ+IRdΣ)1
因为E=Cn，可求得电动机的机2
Me3

械特性方程式4

==
2Id

14
n=−(U