【導(dǎo)讀】常用的可控直流電源有以下三種：（1）旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組——用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。（2）靜止式可控整流器——用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。（3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器——用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。
常用的可控直流電源有以下三種：
（1）旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組——用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。
（2）靜止式可控整流器——用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。
（3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器——用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。
常用的可控直流電源又因其供電電源種類的不同而分為以下幾種情況：
1、旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組可控變流裝置
早期使用的可控變流裝置是旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，由它供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組
圖中，交流電動(dòng)機(jī)（圖1中的藍(lán)色圈顯現(xiàn)）為原動(dòng)機(jī)，工作時(shí)轉(zhuǎn)速基本恒定。由它拖動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)G（圖-1中的綠色圈顯現(xiàn)秒）給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)M（圖1中的紅色圈顯現(xiàn)）的電樞供電。GE（圖1中的紫色圈顯現(xiàn)）為一臺(tái)小型直流發(fā)電機(jī)，可以如圖那樣與交流電動(dòng)機(jī)、直流發(fā)電機(jī)G同軸相連，也可另設(shè)一臺(tái)小型交流電動(dòng)機(jī)對(duì)其拖動(dòng)。它在系統(tǒng)中的作用是提供一小容量的直流電源，供直流發(fā)電機(jī)G（圖1中的綠色圈顯現(xiàn)）和直流電動(dòng)機(jī)M（圖1中的紅色圈顯現(xiàn)）的定子勵(lì)磁用，所以又稱GE為勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。
對(duì)于直流發(fā)電機(jī)而言，其定子需要直流勵(lì)磁，外力轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)而言，其定子需要直流勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子上再外接工作直流電源，從而在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組供電的直流調(diào)速系統(tǒng)可簡(jiǎn)稱為G-M系統(tǒng)。改變G的勵(lì)磁電流If的大小，也就改變了G的輸出電壓U，進(jìn)而改變了直流電動(dòng)機(jī)的M的轉(zhuǎn)速。
對(duì)系統(tǒng)的調(diào)速性能要求不高時(shí)，圖中的放大裝置可以不用，If直接由勵(lì)磁電源GE提供，要求較高的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一般都應(yīng)有放大裝置。如果改變If的方向，則U的極性和直流電動(dòng)機(jī)M的旋轉(zhuǎn)方向都將發(fā)生改變。所以，G-M系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。
上述改變If的方向可以如何實(shí)現(xiàn)？
G-M系統(tǒng)在20世紀(jì)60年代曾經(jīng)廣泛使用，但因其設(shè)備多、體積大、效率低、運(yùn)行噪聲大等缺點(diǎn)，后被更經(jīng)濟(jì)可靠的晶閘管整流可控變流裝置取代了。
2、晶閘管整流可控變流裝置
圖2 晶閘管整流裝置
晶閘管整流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)如圖。GT（圖2中的綠色圈顯現(xiàn)）為晶閘管的觸發(fā)裝置，V（圖2中的橙色圈顯現(xiàn)）為晶閘管整流器，合起來為一可控直流電源?？煽刂绷麟娫唇o直流電動(dòng)機(jī)M（圖2中的紫色圈顯現(xiàn)）電樞供電組成直流調(diào)速系統(tǒng)。這類直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱V-M系統(tǒng)。
改變GT的輸入信號(hào)（圖2中的紅色圈顯現(xiàn)）大小，就可改變其輸出脈沖（圖2中的藍(lán)色線條顯現(xiàn)）的相位，不同相位的脈沖輸入整流器V，可以使整流器的輸出電壓Ud的大小發(fā)生變化，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速。
晶閘管可控直流電源的功率放大倍數(shù)高出旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)，系統(tǒng)反應(yīng)速度也高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
3、直流斬波器
圖3中（a）圖為采用晶閘管做開關(guān)的直流斬波器—電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。
圖3 直流斬波器
當(dāng)晶閘管VT（圖3中的藍(lán)色圈顯現(xiàn)）被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓Us加到電動(dòng)機(jī)M（圖3中的紅色圈和線段顯現(xiàn)）的電樞上；當(dāng)VT在控制信號(hào)的作用下，通過強(qiáng)迫關(guān)斷電路（圖3中的淺藍(lán)色框顯現(xiàn)）關(guān)斷時(shí)，電源與電動(dòng)機(jī)電樞斷開，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管VD（圖3中的綠色圈顯現(xiàn)）續(xù)流，此時(shí)A、B兩點(diǎn)間（即電樞兩端）電壓接近零（圖3中的黃色線段顯現(xiàn)）。若使晶閘管VT反復(fù)通斷，就可得到A、B間的電壓波形如（b）圖所示。由波形看來，就好像電源電壓Us在一段時(shí)間內(nèi)（從ton到T）被斬掉后形成的，這也是斬波器這一名稱的由來。
基于該電壓波形特點(diǎn)，在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中常采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）式控制、脈沖頻率調(diào)制（PFM）式控制和兩點(diǎn)式控制。其中脈沖寬度調(diào)制式應(yīng)用最為廣泛。在調(diào)速系統(tǒng)中，將其與電動(dòng)機(jī)合在一起，組成PWM—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱PWM調(diào)速系統(tǒng)或脈寬調(diào)速系統(tǒng)。
直流斬波器目前廣泛應(yīng)用于電力牽引設(shè)備和高性能的小型伺服系統(tǒng)上。
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