chp.3可逆弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

2020年4月25日11時10分,第3章可逆控制的直流調(diào)速系統(tǒng),2020年4月25日11時10分,主要內(nèi)容1、晶閘管-電動機系統(tǒng)的可逆線路及其環(huán)流2、有環(huán)流控制的可逆晶閘管-電動機系統(tǒng)3、無環(huán)流控制的可逆晶閘管-電動機系統(tǒng)4、單片微機控制的PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng),2020年4月25日11時10分,前述章節(jié)討論的直流調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)特性，但不能施加反向電壓，無制動功能，不可逆。生產(chǎn)系統(tǒng)要求正反轉(zhuǎn)、要求制動運行，要求機械特性在4象限運行直流可逆調(diào)速系統(tǒng)。一、相控整流器-電動機的可逆系統(tǒng)：1、單組晶閘管V實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)運行：圖3-2卷揚機械。90時：Ud為正，Ud0E，Te電動，V整流狀態(tài)，特性運行I象限，電能機械能（電網(wǎng)電動機），重物提升。90時：Ud為負(fù)，感生反向-E，位能電能，V逆變狀態(tài)，特性運行IV象限，重物下降。運行條件：外部條件：電動機拖動位能性負(fù)載；內(nèi)部條件：控制角在minmax（一般30150）連續(xù)可調(diào)。,2020年4月25日11時10分,2、兩組晶閘管可控整流器反并聯(lián)可逆線路：可逆運行模式：(圖3-4）產(chǎn)生正反兩個方向的Id,實現(xiàn)四象限運行正組晶閘管裝置VF整流正向電動運行(I)反組晶閘管裝置VR整流反向電動運行(III)正組VF逆變反向回饋制動(IV)反組VR逆變正向回饋制動(II),2020年4月25日11時10分,3、V-M系統(tǒng)反并聯(lián)可逆線路的工作狀態(tài)：,注意：不允許讓兩組晶閘管同時處于整流狀態(tài)；反并聯(lián)V-M系統(tǒng)不僅用于可逆調(diào)速，也用于不可逆系統(tǒng)的制動，比自由停車和能耗制動的效果都好些。,2020年4月25日11時10分,二、可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流環(huán)流：在一定條件下（兩組裝置的整流電壓同時出現(xiàn)），會產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流。原因：兩組晶閘管裝置的輸出存在電壓差。形式：直流平均環(huán)流；瞬時脈動環(huán)流,圖3-5反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流,2020年4月25日11時10分,危害：環(huán)流對負(fù)載無益，加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時會導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)該予以抑制或消除。利用：合理地控制環(huán)流，保證晶閘管安全工作，即可利用環(huán)流作為流過晶閘管的基本負(fù)載電流，使電動機在空載或輕載時也能工作在晶閘管裝置的電流連續(xù)區(qū)，以避免電流斷續(xù)引起的非線性對系統(tǒng)性能的影響。1、直流平均環(huán)流：（1）環(huán)流Ic的產(chǎn)生：正組VF和反組VR都處于整流狀態(tài)，兩組的直流平均電壓正負(fù)相連,圖3-5。消除方法：*采用封鎖觸發(fā)脈沖的方法，在任何時候，只允許一組晶閘管裝置工作無環(huán)流系統(tǒng)。*采用配合控制，當(dāng)一組晶閘管裝置工作在整流狀態(tài)時，另一組工作在逆變狀態(tài)，則可消除直流平均環(huán)流，但仍有脈動環(huán)流有環(huán)流系統(tǒng)。,2020年4月25日11時10分,（2）=配合控制：正組VF整流時強迫反組VR逆變，且Udor=-Udof,使逆變電壓把整流電壓頂住。由Udor=-Udoff=rIc=0討論：I）=配合控制下，始終是一組整流裝置工作，另一組不工作（“待”工作狀態(tài)）；II）兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在90；即：Udor=Udof=0時，=90見圖3-6III）工程上為更可靠消除直流平均電流，采用frIV)逆變顛覆：晶閘管整流裝置在逆變狀態(tài)工作中由于逆變角太小而導(dǎo)致?lián)Q流失敗的現(xiàn)象。措施：最小逆變角min限幅保護，對角也實施min保護，通常取min=min=30,2020年4月25日11時10分,（3）=配合控制電路用同一個控制電壓UC去控制兩組觸發(fā)裝置。,2020年4月25日11時10分,（4）=配合控制的有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng),圖3-9=配合控制的有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng),2020年4月25日11時10分,2、瞬時脈動環(huán)流由于整流與逆變電壓波形上的差異，會出現(xiàn)瞬時udorudof的情況，這種因為瞬時電壓差而產(chǎn)生的環(huán)流叫瞬時脈動環(huán)流。#自然存在：圖3-8表示了三相零式可逆線路及瞬時脈動環(huán)流回路，瞬時電壓差和瞬時脈動環(huán)流的波形。#瞬時電壓差和瞬時脈動環(huán)流的大小因控制角不同而異。瞬時電壓差udo=udor-udof#靜態(tài)環(huán)流：直流平均環(huán)流和瞬時脈動環(huán)流是在一定控制角上的穩(wěn)定工作時出現(xiàn)的環(huán)流。#動態(tài)環(huán)流：可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。,2020年4月25日11時10分,瞬時脈動環(huán)流的抑制為了抑制瞬時脈動環(huán)流，可在環(huán)流回路中串入電抗器，叫做環(huán)流電抗器，或稱均衡電抗器。如圖3-9中的Lc1、Lc2、Lc3、Lc4。環(huán)流電抗的大小可以按照把瞬時環(huán)流的直流分量限制在負(fù)載額定電流的510%來設(shè)計。,2020年4月25日11時10分,三、無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng)無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng)是指既沒有直流平均環(huán)流，又沒有瞬時脈動環(huán)流的可逆調(diào)速系統(tǒng)。按照實現(xiàn)無環(huán)流控制原理的不同，無環(huán)流V-M可逆系統(tǒng)又分為兩類：（1）邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)：當(dāng)一組晶閘管工作時，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，使它完全處于封鎖狀態(tài)，從根本上切斷環(huán)流的通路，這就是邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)。封鎖狀態(tài)：整流裝置無觸發(fā)脈沖送入，沒有導(dǎo)通條件。（2）錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)：當(dāng)無環(huán)流控制可逆系統(tǒng)的一組晶閘管整流時，另一組處于待逆變狀態(tài)，而且兩組觸發(fā)脈沖的零位錯開的較遠(yuǎn)，避免了瞬時脈動環(huán)流產(chǎn)生的可能性。,2020年4月25日11時10分,1、邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)組成及工作原理：圖3-12，基本部分與典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)相同。區(qū)別：（1）不設(shè)置環(huán)流電抗器；（2）保留平波電抗器Ld；（3）為正反向電流環(huán)分別設(shè)置電流調(diào)節(jié)器：1ACR控制正組GTF，2ACR控制反組GTF；（4）新增無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC。2、無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC：任務(wù)：當(dāng)需要切換到正組晶閘管VF工作時，輸出Ublf,封鎖反組觸發(fā)脈沖而開放正組觸發(fā)脈沖；當(dāng)需要切換到反組VR工作時，輸出Ublr,封鎖正組而開放反組。,2020年4月25日11時10分,四、PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)1、PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)組成：圖3-15。直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)的特有的電能回饋問題：制動時會產(chǎn)生泵升電壓。圖中，由于不控整流的單向性，制動時電能不能送回到交流電網(wǎng)，只能向濾波電容充電，形成泵升電壓。措施：（1）大電容：幾千微法；（2）能量釋放回路：當(dāng)PWM控制器檢測到泵升電壓高于規(guī)定值時，開關(guān)器件VTb導(dǎo)通，令制動過程中儲存在C中的電場能量以銅耗的形式消耗在放電電阻Rb中。#形式上的回饋制動過程，實際上的能耗制動過程,2020年4月25日11時10分,2、單片機控制的PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)圖3-16。特點：（1）故障檢測功能：電壓、電流、溫度等多個檢測接口，報警，及時處理；（2）數(shù)字控制器：