中山裝

[拼音]：sixiangxian zhiliu bianhuan dianlu

[英文]：four-quadrant D.C.converting circuit

輸出電壓和電流平均值的幅值和極性均可隨控制訊號而變的直流變換電路。它可運行於伏安特性的四個象限，生產中用以構成具有摩擦負載的可逆直流電動機調速系統（具有位能負載的可逆直流電動機調速系統可採用雙象限直流變換電路）。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響應的場合。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，對普通閘流體為500Hz;對可關斷閘流體為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，快速響應效能好。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型別：

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1a）。

這兩種電路均能四象限執行（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。

半控型電路指由普通閘流體組成的變換電路；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。

凡在一個斬波週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。

雙極性全橋電路

電路如圖1b所示。設橋中各可控元件的控制極脈衝依次為ug1～ug4，且其狀態分佈為ug1和ug3、ug2和ug4同相，ug1和ug4、ug2和ug3反相。各脈衝重複週期均為Tc，佔空比D＞0.5時電路輸出電壓u0波形如圖1c中時區A所示。平均值u0>0，相應的電流I0>0，電路運行於第一象限，電機工作於正轉電動狀態。若D<0.5時，u0波形如圖1c中時區B所示。U0<0，I0<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Av為

相應的可逆調速系統的開環機械特性可表示為

式中n為電動機轉速，n0為電動機自然空載轉速，M0為平均電磁轉矩，Mk為堵轉電磁轉矩。

由於電路結構上的原因，圖1a所示的半橋電路，只能以雙極性方式進行工作。

單極性全橋電路

電路結構仍如圖1b，但隨著可控元件控制極脈衝分佈狀態不同，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T1和T4組成的導電臂稱為方向臂。當電機正轉時，有ug1>0，ug4=0，即T1常通而T4常斷。相反，當電機反轉時，有ug1=0，ug4>0，即T1常斷而T4常通。由T2和T3組成的導電臂稱為斬波臂，ug2和ug3在相位上互補，脈寬τ1和τ2（圖1d隨外加控制訊號而變。於是，當T2(D2) 和T3(D3)輪番通斷時，輸出電壓u0的波形如圖ld所示。在時區A，有U0>0，I0>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U0<0，I0<0，電路工作於第三象限，電機運行於反轉電動狀態。