可逆、弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第3章.3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主要內(nèi)容問題的提出晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng).3.1.0問題的提出1.實(shí)際生產(chǎn)的需要：生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)能正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，快速起動(dòng)和制動(dòng)，就需要電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行的特性，即可逆的調(diào)速系統(tǒng)。2.可逆運(yùn)行實(shí)現(xiàn)方式：

改變電樞電壓的極性，或者改變勵(lì)磁磁通的方向，都能夠改變直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)采用電力電子裝置供電，由于電力電子器件的單向?qū)щ娦?，需要專用的可逆電力電子裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)。3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng).3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路一、V-M系統(tǒng)的可逆線路電樞反接可逆線路的形式主要有3種方式：（1）接觸器開關(guān)切換的可逆線路（2）晶閘管開關(guān)切換的可逆線路（3）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng).（1）接觸器開關(guān)切換的可逆線路Ud+Id–IdM3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路一、V-M系統(tǒng)的可逆線路3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng).3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路一、V-M系統(tǒng)的可逆線路3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)（2）晶閘管開關(guān)切換的可逆線路Ud–IdMVT1VT2VT3VT4+Id.優(yōu)點(diǎn)：僅需一組晶閘管裝置，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：有觸點(diǎn)切換，開關(guān)壽命短；需自由停車后才能反向，時(shí)間長(zhǎng)。應(yīng)用：不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)一、V-M系統(tǒng)的可逆線路（1）接觸器開關(guān)切換的可逆線路（2）晶閘管開關(guān)切換的可逆線路.（3）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)一、V-M系統(tǒng)的可逆線路Idb)運(yùn)行范圍-n-IdnO正向反向a)電路結(jié)構(gòu)MVRVFId-Id+--+--.二、V-M系統(tǒng)的回饋制動(dòng)1、晶閘管裝置的整流和逆變狀態(tài)

3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路逆變電壓公式：逆變角=180–

Ud0=－Ud0maxcos.二、晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)2、單組晶閘管裝置的有源逆變3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路a）整流狀態(tài)：提升重物，90°，Ud0E，n

0-+Ud0RM+-nEV--PId.二、晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)2、單組晶閘管裝置的有源逆變3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路b）逆變狀態(tài)：放下重物90°，Ud0E，n0+-+--Ud0RMnEV--PId.二、晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)2、單組晶閘管裝置的有源逆變3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路c）機(jī)械特性整流狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)工作于第1象限；逆變狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)工作于第4象限。n-nIdTe提升放下TL.二、晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路3、兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的整流和逆變.二、晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路3、兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的整流和逆變VF處于整流狀態(tài)：此時(shí)，f90°，Ud0fE，n0

VR處于逆變狀態(tài)：此時(shí)，r90°，E>|Ud0r|，實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。.二、晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路3、兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的整流和逆變整流狀態(tài)：

V-M系統(tǒng)工作在第一象限。逆變狀態(tài)：

V-M系統(tǒng)工作在第二象限。Id-Idn反組逆變回饋制動(dòng)正組整流電動(dòng)運(yùn)動(dòng).二、晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.1有相控整流器—可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路4、V-M系統(tǒng)的四象限運(yùn)行V-M系統(tǒng)的工作狀態(tài)正向運(yùn)行正向制動(dòng)反向運(yùn)行反向制動(dòng)電樞端電壓極性++－－電樞電流極性+－－+電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向++－－電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)電動(dòng)回饋發(fā)電電動(dòng)回饋發(fā)電晶閘管工作的組別和狀態(tài)正組整流反組逆變反組整流正組逆變機(jī)械特性所在象限一二三四.一、環(huán)流概述3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流1、環(huán)流的定義：不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)RrecRrecMVRVFUd0f+--+Ud0rRa--~~IdIc.一、環(huán)流概述3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流1、環(huán)流的定義：不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)危害：一般地說，這樣的環(huán)流對(duì)負(fù)載無益，徒然加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)該予以抑制或消除。利用：只要合理的對(duì)環(huán)流進(jìn)行控制，保證晶閘管的安全工作，可以利用環(huán)流作為流過晶閘管的基本負(fù)載電流，使電動(dòng)機(jī)在空載或輕載時(shí)可工作在晶閘管裝置的電流連續(xù)區(qū)，以避免電流斷續(xù)引起的非線性對(duì)系統(tǒng)性能的影響。.一、環(huán)流概述3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流2、環(huán)流的分類：3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)（1）靜態(tài)環(huán)流——兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流，又分為兩類：直流平均環(huán)流——由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流——兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流——僅在可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。

.二、直流平均環(huán)流3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)正組處于整流狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)迫讓反組處于逆變狀態(tài)，且控制其幅值與之相等，用逆變電壓把整流電壓頂住，則直流平均環(huán)流為零。

Ud0r=－Ud0f

Ud0f=Ud0maxcosf

Ud0r=Ud0maxcosr應(yīng)有cosr

=–cosf或r+f=180逆變角用r表示，則f=r1、=配合控制.二、直流平均環(huán)流3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2、配合控制方法將兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在90°，即當(dāng)控制電壓Uc=0時(shí)，使f

=r

=90°，此時(shí)Ud0f

=Ud0r

=

0，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。增大控制電壓Uc移相時(shí)，只要使兩組觸發(fā)裝置的控制電壓大小相等符號(hào)相反就可以了。.二、直流平均環(huán)流3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2、配合控制方法MVRVFRrecRrec-1ARGTRGTFUcRaM.二、直流平均環(huán)流3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3、=配合控制特性

-

UcmUc90o

rmin180o0oUcm90o0o180o

fmin

fmin

rmin

r

fCTRCTFUc1.二、直流平均環(huán)流4、最小逆變角限制3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)為了防止晶閘管裝置在逆變狀態(tài)工作中逆變角太小而導(dǎo)致?lián)Q流失敗，出現(xiàn)“逆變顛覆”現(xiàn)象，必須在控制電路中采用限幅作用，形成最小逆變角min保護(hù)。與此同時(shí)，對(duì)角也實(shí)施min保護(hù)，以免出現(xiàn)Ud0f

>Ud0r而產(chǎn)生直流平均環(huán)流。通常取.三、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流1、產(chǎn)生的原因3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

采用配合控制已經(jīng)消除了直流平均環(huán)流，但是，由于晶閘管裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，造成整流與逆變電壓波形上的差異，仍會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)電壓的情況，從而仍能產(chǎn)生瞬時(shí)的脈動(dòng)環(huán)流。.三、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流1、產(chǎn)生的原因3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

配合控制的三相零式反并聯(lián)可逆線路的瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流

~--Ud0fLc1RrecRrecUd0rVFVRIdIcp.三、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流1、產(chǎn)生的原因3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)d)瞬時(shí)電壓差和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流波形

b)整流電壓波形

c)逆變電壓波形abcaud0r0wtp2pUd0rwtIcpicpud0af

ud0fwtabca0p2pUd0f0arud0.三、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流2、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的抑制3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)12MVFVRabcABC--~.三、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流3、=配合控制的有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)3.1.2可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc----.一、概述3.1.4無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)有環(huán)流可逆系統(tǒng)具有反向快、過渡平滑等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)置幾個(gè)環(huán)流電抗器終究是個(gè)累贅。當(dāng)工藝過程對(duì)系統(tǒng)正反轉(zhuǎn)的平滑過渡特性要求不很高時(shí)，特別是對(duì)于大容量的系統(tǒng)，常采用既沒有直流平均環(huán)流又沒有瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的無環(huán)流控制可逆系統(tǒng)。.一、概述3.1.4無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)當(dāng)一組晶閘管工作時(shí)，用邏輯電路（硬件）或邏輯算法（軟件）去封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖，使它完全處于阻斷狀態(tài)，以確保兩組晶閘管不同時(shí)工作，從根本上切斷了環(huán)流的通路，這就是邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)。.一、概述3.1.4無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)錯(cuò)位控制的無環(huán)流系統(tǒng)采用配合控制的觸發(fā)移相方法，但兩組脈沖的關(guān)系是r

+f

=300°，甚至是r

+f

=360°，也就是說，初始相位整定在r

=f

=150°或180°。當(dāng)待逆變組的觸發(fā)脈沖來到時(shí)，它的晶閘管已經(jīng)完全處于反向阻斷狀態(tài)，不可能導(dǎo)通，當(dāng)然就不會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流了。.二、邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)3.1.4無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2、邏輯無環(huán)流可逆控制系統(tǒng)的組成邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理框圖

ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUcfUblfUblrUcrU*i+UiU*iUi0LdAR----+.二、邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)3.1.4無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng)3.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3、無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)（DLC)電平檢測(cè)邏輯判斷延時(shí)電路連鎖保護(hù)Ui0U*iUblfUblr