原创《一种直流斩波电路和一种负载换流型逆变电路应用》：该文是关于斩波论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
[摘 要]直流斩波电路常用于直流电动机调速系统的主电路,它能实现电动、能耗制动和回馈制动等功能,可用于城市的无轨电车等牵引设备中,在晶闸管逆变电路中,如果负载电流略超前于负载电压,即负载略呈容性,则可采用负载换流方式,本文将将分别介绍这两种电路的结构与工作原理.
[关键词]直流斩波电路 负载换流型 逆变电路 应用
一、直流斩波电路
1.电路结构
图1是可关断晶闸管GTO作为斩波器件的直流电动机调速系统的主电路.它能实现电动、能耗制动和回馈制动等功能,可用于城市的无轨电车等牵引设备中.调速系统主电路的构成主要由一只可关断晶闸管GTO、续流二极管VD1、制动回路二极管VD2和串励直流电动机M所组成.电路中HL是霍尔电流检测装置,R2是能耗制动电阻,VT1是能耗制动用的快速晶闸管,CF是滤波电容,LF是滤波电感,L是励磁绕组.
2.电路应用
下面分牵引工况、牵引一制动转换和电气制动三种情况说明其工作过程.
1.牵引工况接触器触头KM1、KM2、KM3、KM4-1、KM4-2闭合.当GTO导通时,电源U通过U+→KM1→KM2→KM3→KM4-1→M→KM4-2→L→HL→GTO→U-回路向电动机M供电,极性为左正右负,电动机两端电压Uab等于U.当GTO关断时,电流续流回路为M→KM4-2→L→HL→VD1→KM3→KM4-1→M,二极管VD1导通,所以电动机两端电压Uab等于0.控制GTO的导通和关断的时间比,就可控制电动机两端的平均电压,其平均电压为UAB等于DU,从而改变电动机的速度,达到斩波调速的目的.触发快速晶闸管VT2导通可以使直流电动机运行于弱磁升速的工作状态.在牵引工作时采用恒流控制方式可以获得恒加速度起动过程.
2.牵引一制动转换GTO关断时,电枢电流通过M→KM4-2→L→HL→VD1→KM3→KM4-1-"M回路续流,由于回路中存在电阻,电感L中储存的能量快速释放,电枢电流很快衰减到零,当HL检测到电枢电流为零时,接触器进行切换,这时KM3、KM4断开,KM3闭合,为形成制动回路作好准备,同时KM6闭合,投入预励磁,加快反电动势电压的产生,一旦反电动势电压建立后,KMs会自动断开.
3.电气制动电气制动可分能耗制动和回馈制动两类,主要根据负载性质而定.对于反抗性负载,采用能耗制动来实现快速停车.对于位能性负载,采用回馈制动来达到限速的目的.
（1）能耗制动：当GTO导通时,电流通路为M→KM5-2→L→HL→GTO→VD2→KM5-1→M,在电枢电动势的作用下,这阶段的电流按线性规律上升.在GTO关断的同时触发VT1导通,这时电流不通过GTO,而是通过VT1和RZ形成制動回路,将电力拖动系统的动能转换成电能后消耗在电阻RZ上,实现了能耗制动.控制GTO工作的占空比D,就可以调节能耗制动的平均电流和转矩,达到控制整个制动过程效果的目的.
（2）回馈制动：当GTO导通时,电流通路与能耗制动一样,这一过程是电流按线性规律上升,在电感中储存能量的阶段.而GTO关断时,立即断开KM3、KM4,KM5,电流由M→KM5-2→L→HL→VD1→U+→U-→VD2→KM5-1→M形成回路,电感电动势与电枢电动势叠加后向电源回馈能量,实现了回馈制动.控制GTO工作的占空比D,就可以调节回馈制动的强烈程度.
二、负载换流型逆变电路
1.电路结构
图2给出了负载换流的串联式谐振逆变电路的原理图.图中R、L为负载等效电阻,因负载功率数较低,再串入一个电容C进行功率因数补偿,这样就构成了负载换流型的串联式谐振逆变电路.
逆变电路输入端并联滤波电容Cd,输入端电压视为恒定,因而属于电压型逆变电路.为了使RLC串联谐振能在一个周期内持续进行,反同并联了二极管VD1～VD4.
2.工作原理
串联式谐振逆变电路输出电流、电压的波形如图3所示.因为是电压型逆变电路,其输出电压为方波,其中包含基波和各次谐波.工作时,将逆变频率调谐在负载谐振频率附近,负载对基波电压呈现低阻抗,对谐波分量呈现高阻抗,负载流过较大的基波电流,而高次谐波电流可忽略不计,即负载端可获得正弦的输出电流.另外,还要求电路的工作频率略低于电路的谐振频率,使负载呈容性,负载电流超前电压,以实现负载换流.
设晶闸管VT1、VT4导通,电流由A指向,UAB为左正右负.由图可知,在0-t1期间,电流从Cd正端经VT1、R、L、C和VT4回到Dd负端.当t等于t1时,电流为零.在t1-t2期间,电流反向,电流由Cd负端经VD4、C、L、R和VD1回到Cd正端.由于VT1和VD1、VT4和VD4是反向并联,VT1、VT4承受反压关断.当t等于t2时,触发VT2、VT3,负载两端电压极性为左负右正,VD1、VD4截止.在t2-t3期间,电流由Cd正端经VT2、C、L、R和VT3回到Cd负端.在t3-t4期间,电流反向,电流由Cd负端经VD3、R、L、C和VD2回到cd正端.VT2、VT3承受反向电压.当t等于t4时,再触发VT1、VT4图2中tf为晶闸管承受反压的时间,必须满足tf>tq,晶闸管才能可靠关断.
串联谐振式逆变电路适用于淬火热加工等需要频繁启动、负载参数变化较小的场合.
斩波论文参考资料：
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