直流調(diào)速系統(tǒng)-課件(教師版)1-2

1.2晶閘管-電動(dòng)機(jī)（V-M）系統(tǒng)的主要問題

內(nèi)容提要（1）觸發(fā)脈沖相位控制（2）電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)（3）抑制電流脈動(dòng)的措施（4）晶閘管—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性（5）晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)1.2晶閘管-電動(dòng)機(jī)（V-M）系統(tǒng)的主要問題內(nèi)容1晶閘管-電動(dòng)機(jī)（V-M）系統(tǒng)V-M系統(tǒng)主要是通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置的控制電壓Uc

來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。晶閘管-電動(dòng)機(jī)（V-M）系統(tǒng)V-M系統(tǒng)主要是2

在如圖可控整流電路中，調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，即可很方便地改變可控整流器VT輸出瞬時(shí)電壓ud

的波形，以及輸出平均電壓Ud

的數(shù)值。OOOOO1.2.1觸發(fā)脈沖相位控制在如圖可控整流電路中，調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT輸3Ud0IdE

等效電路分析

如果把整流裝置內(nèi)阻移到裝置外邊，看成是其負(fù)載電路電阻的一部分，那么，整流電壓便可以用其理想空載瞬時(shí)值ud0和平均值Ud0來表示，相當(dāng)于用圖示的等效電路代替實(shí)際的整流電路。圖1-7V-M系統(tǒng)主電路的等效電路圖

Ud0IdE等效電路分析如果把整流裝置內(nèi)阻移4式中

—電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢（V）；—整流電流瞬時(shí)值（A）；—主電路總電感（H）；—主電路等效電阻（），

R=Rrec+Ra+RL。

EidLR

瞬時(shí)電壓平衡方程(1-4)式中—電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢（V）；EidLR5對ud0進(jìn)行積分，即得理想空載整流電壓平均值Ud0。用觸發(fā)脈沖的相位角

控制整流電壓的平均值Ud0是晶閘管整流器的特點(diǎn)。

Ud0與觸發(fā)脈沖相位角

的關(guān)系因整流電路的形式而異，對于一般的全控整流電路，當(dāng)電流波形連續(xù)時(shí)，Ud0=f()可用下式表示觸發(fā)脈沖相位控制對ud0進(jìn)行積分，即得理想空載整流電壓平均值Ud6式中—從自然換相點(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖控制角；—

=

0時(shí)的整流電壓波形峰值（V）；—交流電源一周內(nèi)的整流電壓脈波數(shù)。對于不同的整流電路，它們的數(shù)值見表1-1。Umm整流電壓的平均值計(jì)算(1-5)式中—從自然換相點(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖控制角；7表1-1不同整流電路的整流電壓波形峰值、脈波數(shù)及平均整流電壓*U2

是整流變壓器二次側(cè)額定相電壓的有效值表1-1不同整流電路的整流電壓波形峰值、脈波數(shù)及平均整流8

整流與逆變狀態(tài)當(dāng)0<</2時(shí)，Ud0>0，晶閘管裝置處于整流狀態(tài)，電功率從交流側(cè)輸送到直流側(cè)；當(dāng)/2<<max

時(shí)，Ud0<0，裝置處于有源逆變狀態(tài)，電功率反向傳送。為避免逆變顛覆，應(yīng)設(shè)置最大的移相角限制。相控整流器的電壓控制曲線如下圖：

整流與逆變狀態(tài)當(dāng)0<</2時(shí)，Ud0>9圖1-8相控整流器的電壓控制曲線

O

逆變顛覆限制

通過設(shè)置控制電壓限幅值，來限制最大觸發(fā)角。圖1-8相控整流器的電壓控制曲線O逆變顛覆限制通過101.2.2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)

由于電流波形的脈動(dòng)，可能出現(xiàn)電流連續(xù)和斷續(xù)兩種情況，這是V-M系統(tǒng)不同于G-M系統(tǒng)的又一個(gè)特點(diǎn)。當(dāng)V-M系統(tǒng)主電路有足夠大的電感量，而且電動(dòng)機(jī)的負(fù)載也足夠大時(shí)，整流電流便具有連續(xù)的脈動(dòng)波形。當(dāng)電感量較小或負(fù)載較輕時(shí)，在某一相導(dǎo)通后電流升高的階段里，電感中的儲能較少；等到電流下降而下一相尚未被觸發(fā)以前，電流已經(jīng)衰減到零，于是，便造成電流波形斷續(xù)的情況。1.2.2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)由于11V-M系統(tǒng)主電路的輸出圖1-9V-M系統(tǒng)的電流波形a）電流連續(xù)b）電流斷續(xù)OuaubucaudOiaibicictEUdtOuaubucaudOiaibicicEUdudttudididV-M系統(tǒng)主電路的輸出圖1-9V-M系統(tǒng)的電流波形a）電121.2.3抑制電流脈動(dòng)的措施在V-M系統(tǒng)中，脈動(dòng)電流會產(chǎn)生脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機(jī)械不利，同時(shí)也增加電機(jī)的發(fā)熱。為了避免或減輕這種影響，須采用抑制電流脈動(dòng)的措施，主要是：設(shè)置平波電抗器；增加整流電路相數(shù)；采用多重化技術(shù)。1.2.3抑制電流脈動(dòng)的措施在V-M系統(tǒng)中，脈13（1）平波電抗器的設(shè)置與計(jì)算單相橋式全控整流電路三相半波整流電路三相橋式整流電路（1-6）（1-8）（1-7）（1）平波電抗器的設(shè)置與計(jì)算單相橋式全控整流電路14（2）多重化整流電路

如圖電路為由2個(gè)三相橋并聯(lián)而成的12脈波整流電路，使用了平衡電抗器來平衡2組整流器的電流。并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的12脈波整流電路M（2）多重化整流電路如圖電路為由2個(gè)三相橋并聯(lián)151.2.4晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性

當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性方程式為

式中Ce—電機(jī)在額定磁通下的電動(dòng)勢系數(shù),

Ce=KeN。式（1-9）等號右邊Ud0表達(dá)式的適用范圍見1.2.1中的有關(guān)內(nèi)容。（1-9）1.2.4晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性當(dāng)電流連續(xù)16（1）電流連續(xù)情況改變控制角，得一族平行直線，這和G-M系統(tǒng)的特性很相似，如圖1-10所示。圖中電流較小的部分畫成虛線，表明這時(shí)電流波形可能斷續(xù)，式（1-9）已經(jīng)不適用了。圖1-10電流連續(xù)時(shí)V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性

△n=Id

R/CenIdILO上述分析說明：只要電流連續(xù)，晶閘管可控整流器就可以看成是一個(gè)線性的可控電壓源。（1）電流連續(xù)情況改變控制角，得一族平行直線17當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)，由于非線性因素，機(jī)械特性方程要復(fù)雜得多。以三相半波整流電路構(gòu)成的V-M系統(tǒng)為例，電流斷續(xù)時(shí)機(jī)械特性須用下列方程組表示

(1-10)

(1-11)式中；—一個(gè)電流脈波的導(dǎo)通角。（2）電流斷續(xù)情況當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)，由于非線性因素，機(jī)械特性方程要復(fù)雜得多18（3）電流斷續(xù)機(jī)械特性計(jì)算

當(dāng)阻抗角值已知時(shí)，對于不同的控制角，可用數(shù)值解法求出一族電流斷續(xù)時(shí)的機(jī)械特性。對于每一條特性，求解過程都計(jì)算到=2/3為止，因?yàn)榻窃俅髸r(shí)，電流便連續(xù)了。對應(yīng)于=2/3的曲線是電流斷續(xù)區(qū)與連續(xù)區(qū)的分界線。（3）電流斷續(xù)機(jī)械特性計(jì)算當(dāng)阻抗角值已知19圖1-11完整的V-M系統(tǒng)機(jī)械特性（4）V-M系統(tǒng)

機(jī)械特性圖1-11完整的V-M（4）V-M系統(tǒng)

20（5）V-M系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)圖1-11繪出了完整的V-M系統(tǒng)機(jī)械特性，分為電流連續(xù)區(qū)和電流斷續(xù)區(qū)。由圖可見：當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，特性還比較硬；斷續(xù)段特性則很軟，而且呈顯著的非線性，理想空載轉(zhuǎn)速翹得很高。（5）V-M系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)圖1-11繪出211.2.5晶閘管觸發(fā)和整流裝置的

放大系數(shù)和傳遞函數(shù)

在進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)時(shí)，可以把晶閘管觸發(fā)和整流裝置當(dāng)作系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)來看待。應(yīng)用線性控制理論進(jìn)行直流調(diào)速系統(tǒng)分析或設(shè)計(jì)時(shí)，須事先求出這個(gè)環(huán)節(jié)的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)。1.2.5晶閘管觸發(fā)和整流裝置的

22實(shí)際的觸發(fā)電路和整流電路都是非線性的，只能在一定的工作范圍內(nèi)近似看成線性環(huán)節(jié)。如有可能，最好先用實(shí)驗(yàn)方法測出該環(huán)節(jié)的輸入-輸出特性，即曲線，圖1-13是采用鋸齒波觸發(fā)器移相時(shí)的特性。設(shè)計(jì)時(shí)，希望整個(gè)調(diào)速范圍的工作點(diǎn)都落在特性的近似線性范圍之中，并有一定的調(diào)節(jié)余量。觸發(fā)器和整流裝置的傳遞函數(shù)實(shí)際的觸發(fā)電路和整流電路都是非線性的，只能在一定的工作范圍內(nèi)23觸發(fā)和整流裝置放大系數(shù)的計(jì)算

晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)可由工作范圍內(nèi)的特性率決定，計(jì)算方法是圖1-13晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入-輸出特性和的測定

(1-12)觸發(fā)和整流裝置放大系數(shù)的計(jì)算晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放24如果不可能實(shí)測特性，只好根據(jù)裝置的參數(shù)估算。例如：設(shè)觸發(fā)電路控制電壓的調(diào)節(jié)范圍為

Uc=0~10V相對應(yīng)的整流電壓的變化范圍是

Ud=0~220V可取Ks

=220/10=22觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)估算如果不可能實(shí)測特性，只好根據(jù)裝置的參數(shù)估算。觸發(fā)和整25晶閘管觸發(fā)和整流裝置的傳遞函數(shù)在動(dòng)態(tài)過程中，可把晶閘管觸發(fā)與整流裝置看成是一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)，其滯后效應(yīng)是由晶閘管的失控時(shí)間引起的。眾所周知，晶閘管一旦導(dǎo)通后，控制電壓的變化在該器件關(guān)斷以前就不再起作用，直到下一相觸發(fā)脈沖來到時(shí)才能使輸出整流電壓發(fā)生變化，這就造成整流電壓滯后于控制電壓的狀況。晶閘管觸發(fā)和整流裝置的傳遞函數(shù)在動(dòng)態(tài)過程中，可把晶26u2udUctta10Uc1Uc2a1tt000a2a2Ud01Ud02TSOOOO（1）晶閘管觸發(fā)與整流失控時(shí)間分析圖1-14晶閘管觸發(fā)與整流裝置的失控時(shí)間u2udUctta10Uc1Uc2a1tt000a2a2Ud27顯然，失控制時(shí)間是隨機(jī)的，它的大小隨發(fā)生變化的時(shí)刻而改變，最大可能的失控時(shí)間就是兩個(gè)相鄰自然換相點(diǎn)之間的時(shí)間，與交流電源頻率和整流電路形式有關(guān)，由下式確定

(1-13)（2）最大失控時(shí)間計(jì)算式中

—交流電流頻率（Hz）；—一周內(nèi)整流電壓的脈沖波數(shù)。fm顯然，失控制時(shí)間是隨機(jī)的，它的大小隨發(fā)生變化28

（3）Ts

值的選取

相對于整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間來說，Ts是不大的，在一般情況下，可取其統(tǒng)計(jì)平均值Ts

=Tsmax/2，并認(rèn)為是常數(shù)。也有人主張按最嚴(yán)重的情況考慮，取Ts=Tsmax。表1-2列出了不同整流電路的失控時(shí)間。表1-2各種整流電路的失控時(shí)間（f=50Hz）（3）Ts值的選取相對于整個(gè)系統(tǒng)的響29用單位階躍函數(shù)表示滯后，則晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入-輸出關(guān)系為按拉氏變換的位移定理，晶閘管裝置的傳遞函數(shù)為

（1-14）（4）傳遞函數(shù)的求取用單位階躍函數(shù)表示滯后，則晶閘管觸發(fā)與整流30由于式（1-14）中包含指數(shù)函數(shù)，它使系統(tǒng)成為非最小相位系統(tǒng)，分析和設(shè)計(jì)都比較麻煩。為了簡化，先將該指數(shù)函數(shù)按臺勞級數(shù)展開，則式（1-14）變成

（1-15）

近似傳遞函數(shù)

考慮到Ts

很小，可忽略高次項(xiàng)，則傳遞函數(shù)便近似成一階慣性環(huán)節(jié)。由于式（1-14）中包含指數(shù)函數(shù)，它使系統(tǒng)成31（1-16）（6）晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)Uc(s)Ud0(s)Uc(s)Ud0(s)a)準(zhǔn)確的b）近似的圖1-15晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖ssss（1-16）（6）晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)Uc(s)32小結(jié)1、V-M系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置的控制電壓Uc來改變控制角α，改變整流電壓Ud，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。2、V-M系統(tǒng)主電路有足夠大的電感量，且電動(dòng)機(jī)的負(fù)載也足夠大時(shí)，整流電流是連續(xù)的脈動(dòng)波形。當(dāng)電感量較小或負(fù)載較輕時(shí)，電流波形是斷續(xù)的。3、抑制電流脈動(dòng)的措施是：設(shè)置平波電抗器；增加整流電路相數(shù)；采用多重化技術(shù)。小結(jié)1、V-M系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置的控制電壓Uc33小結(jié)4、電流連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性是一族平行的直線，是線性的；電流斷續(xù)時(shí)，機(jī)械特性變軟上翹，是非線性的。5、晶閘管觸發(fā)和整流裝置是一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為近似處理為Uc(s)Ud0(s)Uc(s)Ud0(s)小結(jié)4、電流連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性是一族平行341.2晶閘管-電動(dòng)機(jī)（V-M）系統(tǒng)的主要問題

內(nèi)容提要（1）觸發(fā)脈沖相位控制（2）電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)（3）抑制電流脈動(dòng)的措施（4）晶閘管—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性（5）晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)1.2晶閘管-電動(dòng)機(jī)（V-M）系統(tǒng)的主要問題內(nèi)容35晶閘管-電動(dòng)機(jī)（V-M）系統(tǒng)V-M系統(tǒng)主要是通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置的控制電壓Uc

來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。晶閘管-電動(dòng)機(jī)（V-M）系統(tǒng)V-M系統(tǒng)主要是36

在如圖可控整流電路中，調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，即可很方便地改變可控整流器VT輸出瞬時(shí)電壓ud

的波形，以及輸出平均電壓Ud

的數(shù)值。OOOOO1.2.1觸發(fā)脈沖相位控制在如圖可控整流電路中，調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT輸37Ud0IdE

等效電路分析

如果把整流裝置內(nèi)阻移到裝置外邊，看成是其負(fù)載電路電阻的一部分，那么，整流電壓便可以用其理想空載瞬時(shí)值ud0和平均值Ud0來表示，相當(dāng)于用圖示的等效電路代替實(shí)際的整流電路。圖1-7V-M系統(tǒng)主電路的等效電路圖

Ud0IdE等效電路分析如果把整流裝置內(nèi)阻移38式中

—電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢（V）；—整流電流瞬時(shí)值（A）；—主電路總電感（H）；—主電路等效電阻（），

R=Rrec+Ra+RL。

EidLR

瞬時(shí)電壓平衡方程(1-4)式中—電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢（V）；EidLR39對ud0進(jìn)行積分，即得理想空載整流電壓平均值Ud0。用觸發(fā)脈沖的相位角

控制整流電壓的平均值Ud0是晶閘管整流器的特點(diǎn)。

Ud0與觸發(fā)脈沖相位角

的關(guān)系因整流電路的形式而異，對于一般的全控整流電路，當(dāng)電流波形連續(xù)時(shí)，Ud0=f()可用下式表示觸發(fā)脈沖相位控制對ud0進(jìn)行積分，即得理想空載整流電壓平均值Ud40式中—從自然換相點(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖控制角；—

=

0時(shí)的整流電壓波形峰值（V）；—交流電源一周內(nèi)的整流電壓脈波數(shù)。對于不同的整流電路，它們的數(shù)值見表1-1。Umm整流電壓的平均值計(jì)算(1-5)式中—從自然換相點(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖控制角；41表1-1不同整流電路的整流電壓波形峰值、脈波數(shù)及平均整流電壓*U2

是整流變壓器二次側(cè)額定相電壓的有效值表1-1不同整流電路的整流電壓波形峰值、脈波數(shù)及平均整流42

整流與逆變狀態(tài)當(dāng)0<</2時(shí)，Ud0>0，晶閘管裝置處于整流狀態(tài)，電功率從交流側(cè)輸送到直流側(cè)；當(dāng)/2<<max

時(shí)，Ud0<0，裝置處于有源逆變狀態(tài)，電功率反向傳送。為避免逆變顛覆，應(yīng)設(shè)置最大的移相角限制。相控整流器的電壓控制曲線如下圖：

整流與逆變狀態(tài)當(dāng)0<</2時(shí)，Ud0>43圖1-8相控整流器的電壓控制曲線

O

逆變顛覆限制

通過設(shè)置控制電壓限幅值，來限制最大觸發(fā)角。圖1-8相控整流器的電壓控制曲線O逆變顛覆限制通過441.2.2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)

由于電流波形的脈動(dòng)，可能出現(xiàn)電流連續(xù)和斷續(xù)兩種情況，這是V-M系統(tǒng)不同于G-M系統(tǒng)的又一個(gè)特點(diǎn)。當(dāng)V-M系統(tǒng)主電路有足夠大的電感量，而且電動(dòng)機(jī)的負(fù)載也足夠大時(shí)，整流電流便具有連續(xù)的脈動(dòng)波形。當(dāng)電感量較小或負(fù)載較輕時(shí)，在某一相導(dǎo)通后電流升高的階段里，電感中的儲能較少；等到電流下降而下一相尚未被觸發(fā)以前，電流已經(jīng)衰減到零，于是，便造成電流波形斷續(xù)的情況。1.2.2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)由于45V-M系統(tǒng)主電路的輸出圖1-9V-M系統(tǒng)的電流波形a）電流連續(xù)b）電流斷續(xù)OuaubucaudOiaibicictEUdtOuaubucaudOiaibicicEUdudttudididV-M系統(tǒng)主電路的輸出圖1-9V-M系統(tǒng)的電流波形a）電461.2.3抑制電流脈動(dòng)的措施在V-M系統(tǒng)中，脈動(dòng)電流會產(chǎn)生脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機(jī)械不利，同時(shí)也增加電機(jī)的發(fā)熱。為了避免或減輕這種影響，須采用抑制電流脈動(dòng)的措施，主要是：設(shè)置平波電抗器；增加整流電路相數(shù)；采用多重化技術(shù)。1.2.3抑制電流脈動(dòng)的措施在V-M系統(tǒng)中，脈47（1）平波電抗器的設(shè)置與計(jì)算單相橋式全控整流電路三相半波整流電路三相橋式整流電路（1-6）（1-8）（1-7）（1）平波電抗器的設(shè)置與計(jì)算單相橋式全控整流電路48（2）多重化整流電路

如圖電路為由2個(gè)三相橋并聯(lián)而成的12脈波整流電路，使用了平衡電抗器來平衡2組整流器的電流。并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的12脈波整流電路M（2）多重化整流電路如圖電路為由2個(gè)三相橋并聯(lián)491.2.4晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性

當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性方程式為

式中Ce—電機(jī)在額定磁通下的電動(dòng)勢系數(shù),

Ce=KeN。式（1-9）等號右邊Ud0表達(dá)式的適用范圍見1.2.1中的有關(guān)內(nèi)容。（1-9）1.2.4晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性當(dāng)電流連續(xù)50（1）電流連續(xù)情況改變控制角，得一族平行直線，這和G-M系統(tǒng)的特性很相似，如圖1-10所示。圖中電流較小的部分畫成虛線，表明這時(shí)電流波形可能斷續(xù)，式（1-9）已經(jīng)不適用了。圖1-10電流連續(xù)時(shí)V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性

△n=Id

R/CenIdILO上述分析說明：只要電流連續(xù)，晶閘管可控整流器就可以看成是一個(gè)線性的可控電壓源。（1）電流連續(xù)情況改變控制角，得一族平行直線51當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)，由于非線性因素，機(jī)械特性方程要復(fù)雜得多。以三相半波整流電路構(gòu)成的V-M系統(tǒng)為例，電流斷續(xù)時(shí)機(jī)械特性須用下列方程組表示

(1-10)

(1-11)式中；—一個(gè)電流脈波的導(dǎo)通角。（2）電流斷續(xù)情況當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)，由于非線性因素，機(jī)械特性方程要復(fù)雜得多52（3）電流斷續(xù)機(jī)械特性計(jì)算

當(dāng)阻抗角值已知時(shí)，對于不同的控制角，可用數(shù)值解法求出一族電流斷續(xù)時(shí)的機(jī)械特性。對于每一條特性，求解過程都計(jì)算到=2/3為止，因?yàn)榻窃俅髸r(shí)，電流便連續(xù)了。對應(yīng)于=2/3的曲線是電流斷續(xù)區(qū)與連續(xù)區(qū)的分界線。（3）電流斷續(xù)機(jī)械特性計(jì)算當(dāng)阻抗角值已知53圖1-11完整的V-M系統(tǒng)機(jī)械特性（4）V-M系統(tǒng)

機(jī)械特性圖1-11完整的V-M（4）V-M系統(tǒng)

54（5）V-M系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)圖1-11繪出了完整的V-M系統(tǒng)機(jī)械特性，分為電流連續(xù)區(qū)和電流斷續(xù)區(qū)。由圖可見：當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，特性還比較硬；斷續(xù)段特性則很軟，而且呈顯著的非線性，理想空載轉(zhuǎn)速翹得很高。（5）V-M系統(tǒng)機(jī)械特性的特點(diǎn)圖1-11繪出551.2.5晶閘管觸發(fā)和整流裝置的

放大系數(shù)和傳遞函數(shù)

在進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)時(shí)，可以把晶閘管觸發(fā)和整流裝置當(dāng)作系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)來看待。應(yīng)用線性控制理論進(jìn)行直流調(diào)速系統(tǒng)分析或設(shè)計(jì)時(shí)，須事先求出這個(gè)環(huán)節(jié)的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)。1.2.5晶閘管觸發(fā)和整流裝置的

56實(shí)際的觸發(fā)電路和整流電路都是非線性的，只能在一定的工作范圍內(nèi)近似看成線性環(huán)節(jié)。如有可能，最好先用實(shí)驗(yàn)方法測出該環(huán)節(jié)的輸入-輸出特性，即曲線，圖1-13是采用鋸齒波觸發(fā)器移相時(shí)的特性。設(shè)計(jì)時(shí)，希望整個(gè)調(diào)速范圍的工作點(diǎn)都落在特性的近似線性范圍之中，并有一定的調(diào)節(jié)余量。觸發(fā)器和整流裝置的傳遞函數(shù)實(shí)際的觸發(fā)電路和整流電路都是非線性的，只能在一定的工作范圍內(nèi)57觸發(fā)和整流裝置放大系數(shù)的計(jì)算

晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)可由工作范圍內(nèi)的特性率決定，計(jì)算方法是圖1-13晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入-輸出特性和的測定

(1-12)觸發(fā)和整流裝置放大系數(shù)的計(jì)算晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放58如果不可能實(shí)測特性，只好根據(jù)裝置的參數(shù)估算。例如：設(shè)觸發(fā)電路控制電壓的調(diào)節(jié)范圍為

Uc=0~10V相對應(yīng)的整流電壓的變化范圍是

Ud=0~220V可取Ks

=220/10=22觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)估算如果不可能實(shí)測特性，只好根據(jù)裝置的參數(shù)估算。觸發(fā)和整59晶閘管觸發(fā)和整流裝置的傳遞函數(shù)在動(dòng)態(tài)過程中，可把晶閘管觸發(fā)與整流裝置看成是一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)，其滯后效應(yīng)是由晶閘管的失控時(shí)間引起的。眾所周知，晶閘管一旦導(dǎo)通后，控制電壓的變化在該器件關(guān)斷以前就不再起作用，直到下一相觸發(fā)脈沖來到時(shí)才能使輸出整流電壓發(fā)生變化，這就造成整流電壓滯后于控制電壓的狀況。晶閘管觸發(fā)和整流裝置的傳遞函數(shù)在動(dòng)態(tài)過程中，可把晶60u2udUctta10Uc1Uc2a1tt000a2a2Ud01Ud02TSOOOO（1）晶閘管觸發(fā)與整流失控時(shí)間分析圖1-14晶閘管觸發(fā)與整流裝置的失控時(shí)間u2udUctta10Uc1Uc2a1tt000a2a2Ud61顯然，失控制時(shí)間是隨機(jī)的，它的大小隨發(fā)生變化的時(shí)刻而改變，最大可能的失控時(shí)間就是兩個(gè)相鄰自然換相點(diǎn)之間的時(shí)間，與交流電源頻率和整流電路形式有關(guān)，由下式確定

(1-13)（2）最大失控時(shí)間計(jì)算式中

—交流電流頻率（Hz）；—一周內(nèi)整