(10-9)
☞对于三相桥式全控整流电路带电动机负载的系统，有
L 0.693 U2 I d min
(10-10)
L中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感，前者数 值都较小，有时可忽略；Idmin一般取电动机额定电流的5%～10%。
☞三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的高一倍，因而所需平波 电抗器的电感量也可相应减小约一半。
a1
a2
a3
a4
a5
断续区
连续区
o
图10-4 考虑电流断续时不同时 反电动势的特性曲线
1<2<3<60， 5>4>60
☞当电流断续时，电动机的理想空载转
速抬高，这是电流断续时电动机机械特
性的第一个特点；第二个特点是，在电
流断续区内电动机的机械特性变软，即
负载电流变化很小也可引起很大的转速 变化。
的机械特性方程式
U I R n
1
'
(
Ce
cos
d0
d
)

(10-12)
◆上式的负号表示逆变时电动机的
转向与整流时相反；调节就可改变电 动机的运行转速，值愈 小，相应的 转速愈高；反之则转速愈低。
'增大方向 '增大方向
反组变流器
n
'1
'2
'3
'4
'=
'=
2
'4 '3 '2
5/70
10.1.1 工作于整流状态时
■电流连续时电动机的机械特性 ◆三相半波电流连续时的电动机机械特性 ☞直流电动机的反电动势为
EM Cen
(10-2)
☞因为 Ud 1.17U2 cos， 故反电动势特
性方程为
n
EM 1.17U2 cos R Id U (10-3)
第10章电力电子技术的应用
10.1 晶闸管直流电动机系统 10.2 变频器和交流调速系统 10.3 不间断电源 10.4 开关电源 10.5 功率因数校正技术 10.6 电力电子技术在电力系统中的应用 10.7 电力电子技术的其他应用
本章小结
10.1 晶闸管直流电动机系统
10.1.1 工作于整流状态时 10.1.2 工作于有源逆变状态时 10.1.3 直流可逆电力拖动系统
2U 2才是理想空载点。
Idmin
☞在电流断续情况下， 60时，
o 断续区
连续区
Id
电动机的实际空载反电动势都是
2U 2；当 60以后，空载反电动势 将由2U2 cos( 3) 决定。
图10-3 电流断续时电动势的特性曲线
7/70
10.1.1 工作于整流状态时
E
分界线
E0
(
RB + a1
RM+
3XB
)
Id Ce
a2
a3
Id
图10-2 三相半波电流连续时以 电流表示的电动机机械特性
6/70
10.1.1 工作于整流状态时
■电流断续时电动机的机械特性
◆由于整流电压是一个脉动的直流电压，当电动机的负载减小时，
平波电抗器中的电感储能减小，致使电流断续，此时电动机的机械特
Ud EM R Id U(10-1)源自式中，RRB
RM

3
X
2
B
，其中RB为变压器的等效电阻，RM为电枢电阻，
3 X B 为重叠角引起的电压降所折合的电阻；U为晶闸管本身的管压降。
2
■在电动机负载电路中，电流由负载转矩所决定，当电动机的负载较 轻时，对应的负载电流也小，在小电流情况下，特别在低速时，由于 电感的储能减小，往往不足以维持电流连续，从而出现电流断续现象。
☞大的反电动势特性，其电流断续区 的范围（以虚线表示）要比小时的电 流断续区大，这是由于愈大，变压器
加给晶闸管阳极上的负电压时间愈长， Id 电流要维持导通，必须要求平波电抗器
储存较大的磁能，而电抗器的L为一定 值的情况下，要有较大的电流Id才行；
故随着的增加，进入断续区的电流值
加大，这是电流断续时电动机机械特性 的第三个特点。
ud
ua
ub
uc
ud
id.R
Ud E
o
1
t
0. 08.
06.
id ic 04.
ia
ib
ic
2
-0
o 0.
t
图10-1 三相半2波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形
4/70
10.1.1 工作于整流状态时
■触发晶闸管，待电动机启动达稳态后，由于电动机有较大的机械惯 量，故其转速和反电动势都基本无脉动，此时整流电压的平均值由电 动机的反电动势及电路中负载平均电流Id所引起的各种电压降所平衡， 平衡方程为
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10.1.2 工作于有源逆变状态时
增大方向
增大方向
■电流连续时电动机的机械特性 ◆电压平衡方程式为
Ud EM I d R
◆逆变时由于Ud Ud0 cos ，
EM反接，得
EM (Ud 0 cos IdR ) (10-11)
E C 因为

M
' e
n
，可求得电动机
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10.1.1 工作于整流状态时
■晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统，习惯称为晶闸管直流 电动机系统，是电力拖动系统中主要的一种，也是可控整流装置的主要用途 之一。 ■直流电动机负载除本身有电阻、电感外，还有一个反电动势E，为了平稳 负载电流的脉动，通常在电枢回路串联一平波电抗器，保证整流电流在较大 范围内连续。
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10.1.1 工作于整流状态时
◆一般只要主电路电感足够大，可以只考虑电流连续段，完全按线性处理， 当低速轻载时，断续作用显著，可改用另一段较陡的特性来近似处理。
☞整流电路为三相半波时，在最小负载电流为Idmin时，为保证电流连续所 需的主回路电感量（单位为mH）为
L 1.46 U2 I d min
性也就呈现出非线性。
◆电流断续时机械特性的特点
E
☞分析=60时的情况，当Id=0，
忽略 U，此时的反电动势E0 为
E0 ( 2 U2)
断续段特性的近似直线
E0 1.17U2 cos 60 0.585U2 ，而实际 上，晶闸管导通时相电压瞬时值为
E'0 ( 0.585 U2)
2U 2 ，大于E0 ，也即Id不为零，所以
☞转速与电流的机械特性关系式为
n 1.17U2 cos R I d U (10-4)
Ce
Ce
o
☞三相桥式全控整流电路电动机负
载时的机械特性方程为
n

2.34U2 cos Ce

R
Ce
Id
(10-5)
U的值一般为1V左右，
所以忽略；调节角，即可
调节电动机的转速。
a1< a2 < a3