運(yùn)控系統(tǒng)10 第3章共1講及作業(yè)

1、1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第第3 3章章 可逆、弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)可逆、弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)( (本講作業(yè)共本講作業(yè)共3 3題題) )23.1 3.1 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng) P112P112可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng): : 能使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，快能使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，快速起動(dòng)和制動(dòng)這樣具有四象限運(yùn)行速起動(dòng)和制動(dòng)這樣具有四象限運(yùn)行特性的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，叫特性的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，叫“可逆直可逆直流調(diào)速系統(tǒng)流調(diào)速系統(tǒng)”?？赡孢\(yùn)行實(shí)現(xiàn)的方式可逆運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的方式： 改變電樞電壓的極性，或者改變改變電樞電壓的極性，或者改變勵(lì)磁磁通的方向，都能夠改變直流勵(lì)磁磁通的方向，都能夠改變直

2、流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)采用電力電電機(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子裝置供電，由于電力電子器件的單向?qū)щ娦?，需要單向?qū)щ娦?，需要專用專用的可逆電力的可逆電力電子裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)。電子裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)。33.1.1 3.1.1 相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路 P113P113可逆調(diào)速系統(tǒng)的典型應(yīng)用：可逆調(diào)速系統(tǒng)的典型應(yīng)用：電梯調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)電梯調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài) 已知重載轎廂側(cè)質(zhì)量對(duì)重質(zhì)量空載轎廂側(cè)質(zhì)量，電機(jī)恒速運(yùn)行。已知重載轎廂側(cè)質(zhì)量對(duì)重質(zhì)量空載轎廂側(cè)質(zhì)量，電機(jī)恒速運(yùn)行。43.1.1 3.1.1 相控整流器可逆直流調(diào)速

3、系統(tǒng)主電路相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路 P113P113前面學(xué)習(xí)的前面學(xué)習(xí)的“晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)”( (V-M調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)) ) 屬于屬于“調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速”。由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕荒芙o由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，不能給電動(dòng)機(jī)提供反向電壓，電機(jī)制動(dòng)時(shí)釋能也無逆變通路。電動(dòng)機(jī)提供反向電壓，電機(jī)制動(dòng)時(shí)釋能也無逆變通路。 不屬于不屬于“可逆調(diào)速系統(tǒng)可逆調(diào)速系統(tǒng)”( (直流電機(jī)只能單向運(yùn)轉(zhuǎn)直流電機(jī)只能單向運(yùn)轉(zhuǎn)) )。53.1.1 3.1.1 相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路 P113P113 V-M系統(tǒng)的三種可逆線路系統(tǒng)的三種可逆線路 （1

4、 1）接觸器接觸器切換的可逆線路切換的可逆線路 （2 2）晶閘管晶閘管切換的可逆線路切換的可逆線路 （3 3）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路可逆線路63.1.1 3.1.1 相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路 P113P113 （1 1）接觸器切換的可逆線路）接觸器切換的可逆線路 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：僅需一組晶閘管裝置，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。僅需一組晶閘管裝置，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：有觸點(diǎn)切換，開關(guān)壽命短；需自由停車后才能有觸點(diǎn)切換，開關(guān)壽命短；需自由停車后才能 反向，時(shí)間長(zhǎng)。反向，時(shí)間長(zhǎng)。 應(yīng)用：應(yīng)用：不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。73.1

5、.1 3.1.1 相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路 P113P113 （2 2）晶閘管切換的可逆線路）晶閘管切換的可逆線路 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，比接觸器切換速度快。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，比接觸器切換速度快。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需自由停車后才能反向，時(shí)間長(zhǎng)。需自由停車后才能反向，時(shí)間長(zhǎng)。 應(yīng)用：應(yīng)用：不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。83.1.1 3.1.1 相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路 P113P113 （3 3）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路 當(dāng)工藝過程要求系統(tǒng)的電動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)換、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)切換具有快

6、速平滑的當(dāng)工藝過程要求系統(tǒng)的電動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)換、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)切換具有快速平滑的過渡過程時(shí)，一般采用兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的可逆線路。過渡過程時(shí)，一般采用兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的可逆線路。 下圖中設(shè)正組整流供電時(shí)電機(jī)為電動(dòng)狀態(tài)正轉(zhuǎn)，電機(jī)機(jī)械特性坐標(biāo)系中下圖中設(shè)正組整流供電時(shí)電機(jī)為電動(dòng)狀態(tài)正轉(zhuǎn)，電機(jī)機(jī)械特性坐標(biāo)系中有如圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系：有如圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系：93.1.1 3.1.1 相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路 P113P113（3 3）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路( (續(xù)續(xù)) ) 電機(jī)電動(dòng)電機(jī)電動(dòng)( (正組供能正組供能) )與電機(jī)制動(dòng)與電機(jī)制動(dòng)( (反

7、組逆變反組逆變) )的能量流向和電流通路：的能量流向和電流通路： 由圖同理可知，反轉(zhuǎn)電動(dòng)時(shí)由反組向電機(jī)供能，而反轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)由正組將由圖同理可知，反轉(zhuǎn)電動(dòng)時(shí)由反組向電機(jī)供能，而反轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)由正組將電機(jī)能量逆變返回電源電機(jī)能量逆變返回電源( (有源逆變有源逆變) )。103.1.2 3.1.2 可逆可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流系統(tǒng)的環(huán)流 P115P1153.1.2 可逆可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流系統(tǒng)的環(huán)流 P115 首先回顧以前的知識(shí)首先回顧以前的知識(shí)- -相控整流器的基本特性：相控整流器的基本特性：觸發(fā)脈沖相位控制特性觸發(fā)脈沖相位控制特性 觸發(fā)脈沖相位觸發(fā)脈沖相位控制整流輸出電壓的平均值控制整流輸出電壓的平均值U

8、do, ,即：即：Udo=f ()2002d0d0d0k ( ) 1P15 (1-9)0mam xxmaUUmUfUsincosU cosm 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)： 相相控控整整流流器器是是狀狀態(tài)態(tài)。當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)： 相相控控整整流流器器是是狀狀態(tài)態(tài)。最最大大移移相相角角，避避免免逆逆變變顛顛覆覆。當(dāng)當(dāng)電電流流連連續(xù)續(xù)時(shí)時(shí)：第第 章章式式整整流流逆逆變變11回憶回憶電力電子電力電子課程中帶阻感課程中帶阻感負(fù)載的三相全橋整流電路：負(fù)載的三相全橋整流電路： 由于電感由于電感L的作用，的作用，ud波形會(huì)出波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分現(xiàn)負(fù)的部分( (即正即正ud1和負(fù)和負(fù)ud2) 右圖是右圖是 =90=90 時(shí)的波形。時(shí)的波

9、形。 負(fù)載電壓負(fù)載電壓ud d中正負(fù)面積基本相中正負(fù)面積基本相等等( (圖中綠色、粉色面積圖中綠色、粉色面積) )，負(fù)載，負(fù)載電壓電壓ud d的平均值近似為零。的平均值近似為零。 故整流狀態(tài)故整流狀態(tài)角移相范圍為角移相范圍為: : 0 0 9090 逆變狀態(tài)逆變狀態(tài)角移相范圍為：角移相范圍為： 9090 180180 3.1.1 3.1.1 相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路相控整流器可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路 P113P113123.1.2 3.1.2 可逆可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流系統(tǒng)的環(huán)流 P115P1151.1.直流平均環(huán)流直流平均環(huán)流( (續(xù)續(xù)) P115) P115 環(huán)流環(huán)流：不流過負(fù)載而直接

10、在正、反兩組晶閘管裝置之間流通的短路電流。：不流過負(fù)載而直接在正、反兩組晶閘管裝置之間流通的短路電流。 環(huán)流產(chǎn)生的原因環(huán)流產(chǎn)生的原因：兩組晶閘管裝置的輸出電壓有電壓差：兩組晶閘管裝置的輸出電壓有電壓差( (非反向相等非反向相等) )。 環(huán)流為零的條件環(huán)流為零的條件：d0fd0rUU 133.1.2 3.1.2 可逆可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流系統(tǒng)的環(huán)流 P115P1151.1.直流平均環(huán)流直流平均環(huán)流( (續(xù)續(xù)) P115) P115 環(huán)流的環(huán)流的危害危害：一般地說，這樣的環(huán)流對(duì)負(fù)載無益，會(huì)加重晶閘管和變壓器一般地說，這樣的環(huán)流對(duì)負(fù)載無益，會(huì)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

11、壞，因此應(yīng)該予以抑制或消的負(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。除。 環(huán)流也有利用價(jià)值環(huán)流也有利用價(jià)值：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，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。的影響。143.1.2 3.1.2 可逆可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流系統(tǒng)的環(huán)流 P115P1151.1.直

12、流平均環(huán)流直流平均環(huán)流( (續(xù)續(xù)) P116) P116 使環(huán)流為零的控制方法：使環(huán)流為零的控制方法：d0d0maxd0fd0maxfd0rd0maxrd0fd0rrfrfrrrr mmUUsincosUmUUcoscoscosUUcosUU 依依據(jù)據(jù) 設(shè)設(shè)是是兩兩組組相相同同的的最最大大平平均均值值電電壓壓，則則：正正組組平平均均值值電電壓壓 ，反反組組平平均均值值電電壓壓由由環(huán)環(huán)流流為為零零條條件件，有有把把反反組組的的控控制制角角用用逆逆變變角角( (的的補(bǔ)補(bǔ)角角) )表表示示，環(huán)環(huán)流流為為零零條條件件可可寫寫作作： + +153.1.2 3.1.2 可逆可逆V-M系統(tǒng)的環(huán)流系統(tǒng)的環(huán)流

13、P115P1151.1.直流平均環(huán)流直流平均環(huán)流( (續(xù)續(xù)) ) 兩組晶閘管的工作原理兩組晶閘管的工作原理( (難點(diǎn)！請(qǐng)注意聽講難點(diǎn)！請(qǐng)注意聽講) ) 無論電機(jī)是電動(dòng)運(yùn)行還是制動(dòng)運(yùn)行，兩組晶閘管都在被同時(shí)驅(qū)動(dòng)，只不過兩組晶閘管裝置無論電機(jī)是電動(dòng)運(yùn)行還是制動(dòng)運(yùn)行，兩組晶閘管都在被同時(shí)驅(qū)動(dòng)，只不過兩組晶閘管裝置的驅(qū)動(dòng)需滿足的驅(qū)動(dòng)需滿足f =r條件，始終保持條件，始終保持Ud0f = -Ud0r使環(huán)流為零。使環(huán)流為零。 考慮電機(jī)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下有：考慮電機(jī)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下有：E=Ud0f = -Ud0r 整流電壓整流電壓Ud0f是正組三相橋的輸出電壓，是正組三相橋的輸出電壓， 逆變電壓逆變電壓Ud0r是三相電源

14、加在反組三相橋電路上的電壓，是逆變需要克服的電壓。是三相電源加在反組三相橋電路上的電壓，是逆變需要克服的電壓。 若轉(zhuǎn)速偏低形成：若轉(zhuǎn)速偏低形成：EUd0f = -Ud0r的狀態(tài)，必定有電流從的狀態(tài)，必定有電流從A端流入電機(jī)，流入的電流只能來端流入電機(jī)，流入的電流只能來源于正組整流電流，期間反組無電流。源于正組整流電流，期間反組無電流。 若轉(zhuǎn)速偏高形成：若轉(zhuǎn)速偏高形成：EUd0f = -Ud0r的狀態(tài)，必定有電流從的狀態(tài)，必定有電流從A端流出電機(jī)，流出的電流只能流端流出電機(jī)，流出的電流只能流入反組被逆變，期間正組無電流。入反組被逆變，期間正組無電流。163.1.2 3.1.2 可逆可逆V-M系統(tǒng)

15、的環(huán)流系統(tǒng)的環(huán)流 P115P1152.2.瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流 P118P118 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，可分為兩類：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，可分為兩類： 直流平均環(huán)流直流平均環(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：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“直流直流平均環(huán)流平均環(huán)流”。用滿足。用滿足f f = =r r條件抑制兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)環(huán)流條件抑制兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)環(huán)流的控制方法叫的控制方法叫“= =配合控制配合控制”。 瞬時(shí)脈動(dòng)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，

16、但因電壓波形不同，：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)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)流瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流”。 抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的電路如下：增加了幾個(gè)電抗器。抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的電路如下：增加了幾個(gè)電抗器。 由于環(huán)流不可能真正為零，這種用由于環(huán)流不可能真正為零，這種用“= =配合控制配合控制”的兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆系統(tǒng)又叫可逆系統(tǒng)又叫“有環(huán)流可逆系統(tǒng)有環(huán)流可逆系統(tǒng)”。173.1 3.1 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.3 3.1.3 轉(zhuǎn)速制動(dòng)過程的分析轉(zhuǎn)速制動(dòng)過程的分析 采用采用“= =配合控制配合控

17、制”的可逆調(diào)速系統(tǒng)仍然采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控的可逆調(diào)速系統(tǒng)仍然采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，其啟動(dòng)和制動(dòng)過程都是在允許的最大電流限制下，轉(zhuǎn)速基本是按線制，其啟動(dòng)和制動(dòng)過程都是在允許的最大電流限制下，轉(zhuǎn)速基本是按線性變化的性變化的“準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”過程。過程。183.1 3.1 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.4 3.1.4 無環(huán)流的可逆晶閘管無環(huán)流的可逆晶閘管- -電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) P123P123 概述：概述： 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)的電動(dòng)

18、、制動(dòng)或正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的平滑過渡特終究是個(gè)累贅。當(dāng)工藝過程對(duì)系統(tǒng)的電動(dòng)、制動(dòng)或正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的平滑過渡特性要求不是很高時(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)流性要求不是很高時(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)。又沒有瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的無環(huán)流控制可逆系統(tǒng)。 無環(huán)流可逆系統(tǒng)有兩類：無環(huán)流可逆系統(tǒng)有兩類：邏輯無環(huán)流和錯(cuò)位無環(huán)流。邏輯無環(huán)流和錯(cuò)位無環(huán)流。193.1.4 3.1.4 無環(huán)流的可逆晶閘管無環(huán)流的可逆晶閘管- -電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) P123P1233.1.4 3.1.4 無環(huán)流的可逆晶閘管無環(huán)流的可逆晶閘管- -電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) P

19、123P123邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(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)當(dāng)一組晶閘管工作時(shí)( (無論整流或逆變無論整流或逆變) )，用邏輯電路，用邏輯電路( (硬件硬件) )或邏輯算法或邏輯算法( (軟件軟件) )去封去封鎖另鎖另一組晶閘管，按一組晶閘管，按“= =配合控制配合控制”計(jì)算出的觸發(fā)計(jì)算出的觸發(fā)脈沖使之不能到達(dá)晶閘管的門極，脈沖使之不能到達(dá)晶閘管的門極，使使另另一組晶閘管完全處于阻斷狀態(tài)，以確保兩組晶閘管不同時(shí)工作，從根本上切斷了一組晶閘管完全處于阻斷狀態(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)。環(huán)流的通路，這就是邏輯控制的無

20、環(huán)流可逆系統(tǒng)。錯(cuò)位控制的無環(huán)流系統(tǒng)錯(cuò)位控制的無環(huán)流系統(tǒng) 采用采用“= =配合控制配合控制”的觸發(fā)移相方法，初始相位整定在的觸發(fā)移相方法，初始相位整定在 r r= = f f=90=90。當(dāng)整流組整當(dāng)整流組整流時(shí)，讓逆變組處于流時(shí)，讓逆變組處于“待逆變狀態(tài)待逆變狀態(tài)”( (有驅(qū)動(dòng)但無電流有驅(qū)動(dòng)但無電流) )。 為避開瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流，讓兩組脈沖的關(guān)系變?yōu)槭菫楸荛_瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流，讓兩組脈沖的關(guān)系變?yōu)槭?r r+ + f f=300=300甚至是甚至是 r r+ + f f=360=360，也就是說，初始相位整定在也就是說，初始相位整定在 r r= = f f=150=150或或180180。當(dāng)整流組觸發(fā)

21、脈沖來到時(shí)，待逆變。當(dāng)整流組觸發(fā)脈沖來到時(shí)，待逆變組的晶閘管尚處于反向阻斷狀態(tài)，就不會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流了。組的晶閘管尚處于反向阻斷狀態(tài)，就不會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流了。 由于前這類系統(tǒng)已逐步退出應(yīng)用，就不再作詳細(xì)分析。由于前這類系統(tǒng)已逐步退出應(yīng)用，就不再作詳細(xì)分析。 203.1 3.1 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.5 PWM3.1.5 PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 電路結(jié)構(gòu)圖：電路結(jié)構(gòu)圖： 制動(dòng)過程的能量回饋問題：增加了制動(dòng)過程的能量回饋問題：增加了Rb和和Vb作為能耗支路。也可把不控作為能耗支路。也可把不控整流單元變成可控元件組構(gòu)的雙向整流單元變成可控元件組構(gòu)的雙向“整流整流

22、- -逆變逆變”電路，將制動(dòng)能量反電路，將制動(dòng)能量反饋到電網(wǎng)。饋到電網(wǎng)。 213.1.5 PWM3.1.5 PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)橋式可逆橋式可逆PWMPWM變換器變換器 見教材第見教材第1 1章章P21P21 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)M M兩端電壓的極性隨開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)變化而改變。其控制兩端電壓的極性隨開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)變化而改變。其控制方式有方式有雙極式雙極式、單極式單極式、受限單極式受限單極式等多種，單極式是電機(jī)一個(gè)方等多種，單極式是電機(jī)一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)期間僅有一個(gè)臂的兩開關(guān)被驅(qū)動(dòng)工作，比較好理解，下面只向運(yùn)轉(zhuǎn)期間僅有一個(gè)臂的兩開關(guān)被驅(qū)動(dòng)工作，比較好理解，下面只分析最常用的雙極式控制的可逆分

23、析最常用的雙極式控制的可逆PWMPWM變換器。變換器。 雙極式可逆雙極式可逆PWMPWM變換器的兩橋臂的變換器的兩橋臂的兩對(duì)開關(guān)均被交替輪流驅(qū)動(dòng)，但占空兩對(duì)開關(guān)均被交替輪流驅(qū)動(dòng)，但占空比不等，占空比小的橋臂開關(guān)實(shí)際不比不等，占空比小的橋臂開關(guān)實(shí)際不起作用，這是因?yàn)殡姌须姼袃?chǔ)能釋放起作用，這是因?yàn)殡姌须姼袃?chǔ)能釋放的續(xù)流電流所致。當(dāng)兩臂占空比相同的續(xù)流電流所致。當(dāng)兩臂占空比相同時(shí)電機(jī)承受的平均值電壓為零，電機(jī)時(shí)電機(jī)承受的平均值電壓為零，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。停止轉(zhuǎn)動(dòng)。223.1.5 PWM3.1.5 PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)雙極式可逆雙極式可逆PWMPWM變換器的工作原理變換器的工作原理：

24、( (難點(diǎn)，請(qǐng)注意聽講！難點(diǎn)，請(qǐng)注意聽講！) )一個(gè)驅(qū)動(dòng)周期有兩個(gè)階段：以一個(gè)驅(qū)動(dòng)周期有兩個(gè)階段：以正脈寬負(fù)脈寬電機(jī)正脈寬負(fù)脈寬電機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)運(yùn)行正轉(zhuǎn)電動(dòng)運(yùn)行為例說明：為例說明： 第第1階段階段(電動(dòng)電動(dòng))：VT1、VT4被驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通，被驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通，VT2、VT3被關(guān)斷，電樞電流被關(guān)斷，電樞電流id沿回路沿回路1流動(dòng)，電動(dòng)機(jī)兩流動(dòng)，電動(dòng)機(jī)兩端電壓端電壓UAB=+Us (Us是直流電源電壓是直流電源電壓)。 第第2階段階段(續(xù)流電動(dòng)續(xù)流電動(dòng))：VT1、VT4被關(guān)斷，被關(guān)斷， VT2、VT3被驅(qū)動(dòng)但無電流被驅(qū)動(dòng)但無電流(被二極管被二極管 D2、D3續(xù)流鉗續(xù)流鉗位位)，電樞電流，電樞電流 id 沿回路沿回

25、路2流通，電動(dòng)機(jī)兩端電壓流通，電動(dòng)機(jī)兩端電壓UAB = Us，但，但-Us被電機(jī)電感電勢(shì)所抵消，仍然被電機(jī)電感電勢(shì)所抵消，仍然是電動(dòng)狀態(tài)。若需制動(dòng)或反向，負(fù)脈寬是電動(dòng)狀態(tài)。若需制動(dòng)或反向，負(fù)脈寬Ug2加大，續(xù)流電流一旦結(jié)束就立即進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。加大，續(xù)流電流一旦結(jié)束就立即進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。結(jié)論結(jié)論： 一個(gè)周期內(nèi)電機(jī)電壓有兩個(gè)極性，轉(zhuǎn)速方向由電樞電壓平均值的正負(fù)確定。一個(gè)周期內(nèi)電機(jī)電壓有兩個(gè)極性，轉(zhuǎn)速方向由電樞電壓平均值的正負(fù)確定。 PWM頻率較高，電動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)速運(yùn)行期間電流不會(huì)反向頻率較高，電動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)速運(yùn)行期間電流不會(huì)反向(不會(huì)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)不會(huì)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)) 。 正脈寬負(fù)脈寬正脈寬負(fù)脈寬: 正轉(zhuǎn)。

26、正脈寬負(fù)脈寬正轉(zhuǎn)。正脈寬負(fù)脈寬: 反轉(zhuǎn)。正脈寬反轉(zhuǎn)。正脈寬=負(fù)脈寬負(fù)脈寬:停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)(平均電壓平均電壓=0)。若需制動(dòng)或反向，加寬若需制動(dòng)或反向，加寬Ug2 ，一旦續(xù)流結(jié)束立即進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，一旦續(xù)流結(jié)束立即進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)(反向電流通道早已暢通反向電流通道早已暢通)，也可平，也可平滑快速轉(zhuǎn)入反向運(yùn)行。滑快速轉(zhuǎn)入反向運(yùn)行。233.1.5 PWM3.1.5 PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)雙極式可逆雙極式可逆PWM變換器的輸出平均電壓為：變換器的輸出平均電壓為： 當(dāng)電機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電當(dāng)電機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因

27、而電流也是交變的。這個(gè)交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，會(huì)增大電機(jī)損耗，流也是交變的。這個(gè)交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，會(huì)增大電機(jī)損耗，這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但也有好處，在電機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從而消除這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但也有好處，在電機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)。了正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)。雙極式的橋式可逆雙極式的橋式可逆PWM變換器有下列變換器有下列優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）電機(jī)運(yùn)行時(shí)電流一定連續(xù)）電機(jī)運(yùn)行時(shí)電流一定連續(xù)(非正即負(fù)，無零電流區(qū)非正即負(fù)，無零電流區(qū))；（2）電機(jī)可在四象限運(yùn)行；）電機(jī)可在四象限運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流）電機(jī)停止時(shí)

28、有微振電流(正負(fù)電壓平均值正負(fù)電壓平均值=0)，能消除靜摩擦死區(qū)；，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1:20000左右；左右；（5）低速時(shí)，每個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。）低速時(shí)，每個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。雙極式控制方式的雙極式控制方式的不足之處不足之處： 在工作過程中，在工作過程中，4個(gè)開關(guān)器件可能都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且在切換時(shí)可個(gè)開關(guān)器件可能都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且在切換時(shí)可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)能發(fā)生上、下橋

29、臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)設(shè)置邏輯延時(shí)(稱作設(shè)置稱作設(shè)置“死區(qū)死區(qū)”)。21ononondssss() tTttUUUUUTTT這這里里是是直直流流母母線線電電壓壓243.1 3.1 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.5 PWM3.1.5 PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 單片微機(jī)控制的單片微機(jī)控制的PWMPWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)：可逆直流調(diào)速系統(tǒng)： 253.1 3.1 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)3.1.5 PWM3.1.5 PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 單單片微機(jī)控制的片微機(jī)控制的PWMPWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)：可逆直流調(diào)速

30、系統(tǒng)： 檢測(cè)回路檢測(cè)回路： 1.1.電壓檢測(cè)：電壓檢測(cè)：直流母線電壓檢測(cè)：控制耗能直流母線電壓檢測(cè)：控制耗能IGBT(Vb)的通斷。的通斷。 驅(qū)動(dòng)回路工作電壓檢測(cè)：防止欠壓使驅(qū)動(dòng)回路工作電壓檢測(cè)：防止欠壓使IGBT退飽和工作。退飽和工作。 2.2.電流檢測(cè)：過流故障報(bào)警和電流閉環(huán)反饋信號(hào)。電流檢測(cè)：過流故障報(bào)警和電流閉環(huán)反饋信號(hào)。 3.3.溫度檢測(cè)：功率溫度檢測(cè)：功率IGBTIGBT過熱故障報(bào)警。過熱故障報(bào)警。 4.4.轉(zhuǎn)速檢測(cè)：構(gòu)成轉(zhuǎn)速閉環(huán)反饋回路，需把轉(zhuǎn)速脈沖處理成轉(zhuǎn)速數(shù)字。轉(zhuǎn)速檢測(cè)：構(gòu)成轉(zhuǎn)速閉環(huán)反饋回路，需把轉(zhuǎn)速脈沖處理成轉(zhuǎn)速數(shù)字。 控制環(huán)節(jié)控制環(huán)節(jié)： 采用轉(zhuǎn)速采用轉(zhuǎn)速( (外環(huán)外環(huán))

31、)、電流、電流( (內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)) )雙閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器采用軟件的數(shù)字雙閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器采用軟件的數(shù)字PIPI調(diào)節(jié)方式。另外，有一個(gè)初期啟動(dòng)限流環(huán)節(jié)的控制。調(diào)節(jié)方式。另外，有一個(gè)初期啟動(dòng)限流環(huán)節(jié)的控制。 輸出控制輸出控制： 采用雙極式或單極式采用雙極式或單極式PWM可逆控制，滿足四象限運(yùn)行要求。可逆控制，滿足四象限運(yùn)行要求。 給定方式給定方式： 可以是電位器給出可以是電位器給出電壓的模擬信號(hào)經(jīng)電壓的模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換通道送入轉(zhuǎn)換通道送入CPU，也可通過觸摸屏，也可通過觸摸屏面板面板( (人機(jī)界面人機(jī)界面) )或計(jì)算機(jī)組態(tài)圖形界面輸入數(shù)字信息或計(jì)算機(jī)組態(tài)圖形界面輸入數(shù)字信息(

32、(轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分) )送入送入CPU。 驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路： 無論是無論是IPMIPM模塊的內(nèi)置集成驅(qū)動(dòng)電路或外部獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電路，需注意：模塊的內(nèi)置集成驅(qū)動(dòng)電路或外部獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電路，需注意： 1.1.與控制回路的光電隔離處理。與控制回路的光電隔離處理。 2.2.由主電路圖可知，由于幾個(gè)由主電路圖可知，由于幾個(gè)IGBT的發(fā)射極電位不同，需要幾個(gè)獨(dú)立的發(fā)射極電位不同，需要幾個(gè)獨(dú)立( (懸浮懸浮) )的的工作電源工作電源(+15V)(+15V)。 3.3.防直通短路上下橋臂驅(qū)動(dòng)的防直通短路上下橋臂驅(qū)動(dòng)的“死區(qū)死區(qū)”設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。263.2 3.2 弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng) P129P12

33、9從直流電機(jī)轉(zhuǎn)速公式分析調(diào)整轉(zhuǎn)速的方法：共三種從直流電機(jī)轉(zhuǎn)速公式分析調(diào)整轉(zhuǎn)速的方法：共三種 1.1.改變電樞回路電阻改變電樞回路電阻R：能耗調(diào)速。已逐漸被淘汰了。：能耗調(diào)速。已逐漸被淘汰了。 2.2.改變磁通改變磁通：弱磁控制，或：弱磁控制，或“恒功率調(diào)速方式恒功率調(diào)速方式”。 3.3.改變電樞電壓改變電樞電壓U：調(diào)壓調(diào)速。是目前的主流調(diào)速控制方式。在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)：調(diào)壓調(diào)速。是目前的主流調(diào)速控制方式。在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)因?yàn)閯?lì)磁磁通不變，在額定電流工作狀態(tài)下電磁轉(zhuǎn)矩不會(huì)變化，又叫因?yàn)閯?lì)磁磁通不變，在額定電流工作狀態(tài)下電磁轉(zhuǎn)矩不會(huì)變化，又叫“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式方式”。dd r/min V A Wb eeInKnUKRIUR 直直流流電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速公公式式（機(jī)機(jī)械械特特性性方方程程）：其其中中：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速()()：電電樞樞電電壓壓( )( )