（1）旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組——用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。

 

（2）靜止式可控整流器——用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。

 

 

（3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器——用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開(kāi)關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。

 

常用的可控直流電源又因其供電電源種類(lèi)的不同而分為以下幾種情況：

 

 

早期使用的可控變流裝置是旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，由它供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示。

 

 

圖1  旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組

 

圖中，交流電動(dòng)機(jī)（圖1中的藍(lán)色圈顯現(xiàn)）為原動(dòng)機(jī)，工作時(shí)轉(zhuǎn)速基本恒定。由它拖動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)G（圖-1中的綠色圈顯現(xiàn)秒）給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)M（圖1中的紅色圈顯現(xiàn)）的電樞供電。GE（圖1中的紫色圈顯現(xiàn)）為一臺(tái)小型直流發(fā)電機(jī)，可以如圖那樣與交流電動(dòng)機(jī)、直流發(fā)電機(jī)G同軸相連，也可另設(shè)一臺(tái)小型交流電動(dòng)機(jī)對(duì)其拖動(dòng)。它在系統(tǒng)中的作用是提供一小容量的直流電源，供直流發(fā)電機(jī)G（圖1中的綠色圈顯現(xiàn)）和直流電動(dòng)機(jī)M（圖1中的紅色圈顯現(xiàn)）的定子勵(lì)磁用，所以又稱(chēng)GE為勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。

 

對(duì)于直流發(fā)電機(jī)而言，其定子需要直流勵(lì)磁，外力轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)而言，其定子需要直流勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子上再外接工作直流電源，從而在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

 

旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組供電的直流調(diào)速系統(tǒng)可簡(jiǎn)稱(chēng)為G-M系統(tǒng)。改變G的勵(lì)磁電流If的大小，也就改變了G的輸出電壓U，進(jìn)而改變了直流電動(dòng)機(jī)的M的轉(zhuǎn)速。

 

對(duì)系統(tǒng)的調(diào)速性能要求不高時(shí)，圖中的放大裝置可以不用，If直接由勵(lì)磁電源GE提供，要求較高的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一般都應(yīng)有放大裝置。如果改變If的方向，則U的極性和直流電動(dòng)機(jī)M的旋轉(zhuǎn)方向都將發(fā)生改變。所以，G-M系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。

 

上述改變If的方向可以如何實(shí)現(xiàn)？

 

G-M系統(tǒng)在20世紀(jì)60年代曾經(jīng)廣泛使用，但因其設(shè)備多、體積大、效率低、運(yùn)行噪聲大等缺點(diǎn)，后被更經(jīng)濟(jì)可靠的晶閘管整流可控變流裝置取代了。

 

 

 

圖2  晶閘管整流裝置

 

晶閘管整流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)如圖。GT（圖2中的綠色圈顯現(xiàn)）為晶閘管的觸發(fā)裝置，V（圖2中的橙色圈顯現(xiàn)）為晶閘管整流器，合起來(lái)為一可控直流電源。可控直流電源給直流電動(dòng)機(jī)M（圖2中的紫色圈顯現(xiàn)）電樞供電組成直流調(diào)速系統(tǒng)。這類(lèi)直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)V-M系統(tǒng)。

 

改變GT的輸入信號(hào)（圖2中的紅色圈顯現(xiàn)）大小，就可改變其輸出脈沖（圖2中的藍(lán)色線(xiàn)條顯現(xiàn)）的相位，不同相位的脈沖輸入整流器V，可以使整流器的輸出電壓Ud的大小發(fā)生變化，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速。

 

晶閘管可控直流電源的功率放大倍數(shù)高出旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)，系統(tǒng)反應(yīng)速度也高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

 

 

圖3中（a）圖為采用晶閘管做開(kāi)關(guān)的直流斬波器—電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。

 

 

圖3 直流斬波器

 

當(dāng)晶閘管VT（圖3中的藍(lán)色圈顯現(xiàn)）被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓Us加到電動(dòng)機(jī)M（圖3中的紅色圈和線(xiàn)段顯現(xiàn)）的電樞上；當(dāng)VT在控制信號(hào)的作用下，通過(guò)強(qiáng)迫關(guān)斷電路（圖3中的淺藍(lán)色框顯現(xiàn)）關(guān)斷時(shí)，電源與電動(dòng)機(jī)電樞斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管VD（圖3中的綠色圈顯現(xiàn)）續(xù)流，此時(shí)A、B兩點(diǎn)間（即電樞兩端）電壓接近零（圖3中的黃色線(xiàn)段顯現(xiàn)）。若使晶閘管VT反復(fù)通斷，就可得到A、B間的電壓波形如（b）圖所示。由波形看來(lái)，就好像電源電壓Us在一段時(shí)間內(nèi)（從ton到T）被斬掉后形成的，這也是斬波器這一名稱(chēng)的由來(lái)。

 

基于該電壓波形特點(diǎn)，在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中常采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）式控制、脈沖頻率調(diào)制（PFM）式控制和兩點(diǎn)式控制。其中脈沖寬度調(diào)制式應(yīng)用最為廣泛。在調(diào)速系統(tǒng)中，將其與電動(dòng)機(jī)合在一起，組成PWM—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)PWM調(diào)速系統(tǒng)或脈寬調(diào)速系統(tǒng)。

 

直流斬波器目前廣泛應(yīng)用于電力牽引設(shè)備和高性能的小型伺服系統(tǒng)上。