基本介紹
- 中文名：四象限直流變換電路
- 用途：四象限丘克電路
設備簡介,電路類型,
設備簡介
該調速系統的傳統形式是採用反並聯相控整流電路。但該電路存在深控下電網側功率因數很低和系統慣性過大的弱點，無法滿足諸如伺服系統一類要求快速回響的場合。而直流變換電路由於容許在直流電源側採用不控整流方式（見整流電路），因而網側功率因數高且不隨輸出電壓變化。由於直流變換電路採用斬波控制方式，斬波頻率遠高於電網頻率。斬波頻率的上限值視電路採用的器件而定，對普通晶閘管為500Hz;對可關斷晶閘管為1kHz；對雙極型功率電晶體為5kHz;對功率場效應電晶體為20kHz。這種系統慣性減小，快速回響性能好。四象限直流變換電路與雙象限直流變換電路一樣，也具有雙向傳輸功率的能力。已發展了多種四象限電路，並可大致分為以下不同類型：
電路類型
其中，全橋電路指由4個導電臂組成的橋式變換電路,負載從橋的對角線引出;半橋電路則只包含兩個導電臂,負載從直流電源中點O和導電臂中點A引出（圖1中a）。這兩種電路均能四象限運行（在有源負載下）。半橋電路需用的可控元件少，但在相同直流輸入電壓下，其輸出電壓幅值僅為全橋電路的一半。
四象限直流變換電路
圖1 四象限直流變換電路
半控型電路指由普通晶閘管組成的變換電路；全控型電路指由具有自關斷能力的器件(如功率電晶體等)組成的電路。由於不需要附加換流電路，後者具有電路簡單和工作頻率高的優點，較易實現小型輕量化。
凡在一個斬波周期中輸出電壓極性有一次變化的電路稱為雙極性電路；相反則稱為單極性電路。後者電流脈動小，但在輕載下會出現負載電流斷續；前者電流脈動大，但電流無斷續。
電路如圖1中b所示。設橋中各可控元件的控制極脈衝依次為～，且其狀態分布為和、和同相,和、和反相。各脈衝重複周期均為，占空比＞0.5時電路輸出電壓波形如圖1中c的時區A所示。平均值＞0，相應的電流＞0,電路運行於第一象限,電機工作於正轉電動狀態。若＜0.5時，波形如圖1中c的時區B所示。＜0,＜0，電路工作於第三象限，電機以反轉電動狀態工作。對電路分析可知其直流增益為
相應的可逆調速系統的開環機械特性可表示為
四象限直流變換電路
式中為電動機轉速，為電動機自然空載轉速,為平均電磁轉矩，為堵轉電磁轉矩。
四象限直流變換電路
由於電路結構上的原因，圖1中a所示的半橋電路，只能以雙極性方式進行工作。
電路結構仍如圖1中b,但隨著可控元件控制極脈衝分布狀態不同,全橋電路既可以雙極性輸出電壓工作，也可以單極性工作。這時電路由T和T組成的導電臂稱為方向臂。當電機正轉時，有＞0,=0，即T常通而T常斷。相反,當電機反轉時，有=0,＞0,即T常斷而T常通。由T和T組成的導電臂稱為斬波臂，和在相位上互補，脈寬和圖1中d隨外加控制信號而變。於是，當T(D) 和T(D)輪番通斷時,輸出電壓的波形如圖1中d所示。在時區A,有＞0，＞0，電路工作於第一象限，電機運行於正轉電動狀態。在時區B，有＜0，＜0，電路工作於第三象限，電機運行於反轉電動狀態。
又稱四象限丘克電路。其主電路結構如圖2中a所示。由圖2中a可見，該電路實際上是兩隻雙象限丘克電路的推挽連線。由T、T組成的雙象限丘克電路的出端電壓為，由T、T組成的另一雙象限丘克電路的出端電壓為,推挽電路的輸出電壓是與之差（按圖示正方向）。由電路分析知：
圖2 四象限直流變換電路
四象限直流變換電路
式中=/,=/,若和的波形如圖2中b所示，即＞0.5，則＞0，＞0，＞0,電路工作於第一象限。若＜0.5，＜0，＜0，＜0,電路工作於第三象限。
四象限直流變換電路
