雙象限直流變換電路

輸出電平(電壓或電流)平均值的極性為可逆的直流變換電路。其特點是電路具有雙向傳輸功率的能力,即負載既可向直流電源吸取電能,也可向直流電源反饋電能,又稱雙向電路。在實用中可構成具有再生能力的直流調速系統。屬於這一類電路的有輸出電流平均值i0極性為可逆的電路和輸出電壓平均值u0的極性為可逆的電路。

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介紹

輸出電流i0極性可逆的變換電路  i0的幅值極性可隨控制信號而變,但輸出電壓u0的極性則恆為正值的電路。該電路可運行於伏安特性的第一和第二象限(電壓用縱軸),當負載為直流電動機時可構成具有再生制動能力的不可逆調速系統,如捷運牽引系統。
當電路工作於第一象限時,電機運行於正轉電動狀態。當減速或停車時,電路將轉到第二象限。電機則處於正轉再生制動狀態。負載中電能經變換電路反饋到直流電源。用於實現上述功能的常見電路有級聯電路和丘克電路等。

類型

級聯電路

由降壓型和升壓型電路級聯而成的雙象限變換電路。其輸出電流平均值i0極性為可逆。電路結構如圖1所示。uE是負載等效電流電壓源(在電機負載下它與電樞反電動勢相平衡)。當電路工作於第一象限時,T1和D1輪番通斷(T2和D2常斷),電路宛如一隻降壓型電路(見單象限直流變換電路),u 0>0,i0>0;當電路工作於第二象限時,則有T2和D2輪番通斷(T1和D1常斷),電路宛如一隻升壓型電路,將負載中的能量反饋到直流端,u0>0,i0<0。

丘克電路

由單象限丘克電路反並聯而成的雙象限變換電路。其輸出電流平均值i0極性也為可逆。。當電路工作於第一象限時,T1導通期τ1長於T2導通期τ2(τ1+τ2=Tc,Tc為斬波周期),故u0>0,i0>0(按圖示u0和i0的正方向),負載從直流電源吸取電能;當電路工作於第二象限時,則有T2的導通期τ2長於τ1,於是i0<0,u 0>0,負載中的電能(由電壓源uE提供)經變換電路反饋到直流電源。
電路工作狀態的變換均由可控元件T1和T2控制極信號分布狀態決定。圖2b為由雙極型功率電晶體組成的電路。其中T1為N-P-N型,T2為P-N-P型,故可共用一個基極控制信號ug,脈寬τ1和τ2由外加控制信號決定。

可逆的變換電路

輸出電壓平均值u0的幅值和極性可隨控制信號而變,但電流平均值i0極性恆為正的變換電路。該電路可運行於伏安特性的第一和第四象限(電壓用縱軸)。當負載為直流電動機時可構成具有再生制動能力的可逆調速系統,如吊車卷揚機構的拖動系統。
當吊鉤提升重物時,電機工作於正轉電動狀態,電路運行於第一象限,電機從直流電源吸取能量並將其轉化為重物位能。當吊鉤降下重物時,電機在重物的驅動下反轉並工作於發電狀態,其電磁轉矩作為克服重物下墜轉矩的制動轉矩,電路運行於第二象限,重物位能被轉化為直流電能並反饋到直流電源。
當電路工作於第一象限時,T1常通而T3時通時斷。當T3關斷時,D4導通,i0>0,u0>0,其幅值由T3占空比D決定。當電路工作於第四象限時,電機反轉,uE<0,控制電路使T1常斷而T3時通時斷。當T3關斷時,D2、D4導通,i0>0,u0<0。當T3導通時,有D4導通,i0>0,u0=0。當T3輪番通斷時,有i0>0,u 0<0,其幅值由T3占空比D決定。

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