第3、4章(電力拖動(dòng)控制系統(tǒng))

1、第第3章章 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)V-M可逆調(diào)速系統(tǒng)可逆調(diào)速系統(tǒng)3.1 V-M可逆系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)形式及工作狀態(tài)可逆系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)形式及工作狀態(tài)可逆系統(tǒng)的目的：獲得電機(jī)四象限的運(yùn)行特性（正、反轉(zhuǎn)和電、制動(dòng)）?？赡嫦到y(tǒng)的目的：獲得電機(jī)四象限的運(yùn)行特性（正、反轉(zhuǎn)和電、制動(dòng)）。3.1.1 單組晶閘管供電切換電流極性的可逆電路單組晶閘管供電切換電流極性的可逆電路1切換電機(jī)電樞與電源之間連接極性切換電機(jī)電樞與電源之間連接極性a）用接觸器切換）用接觸器切換 b)用用晶晶閘管開(kāi)關(guān)切換閘管開(kāi)關(guān)切換2切換電機(jī)勵(lì)磁電流切換電機(jī)勵(lì)磁電流dUaEaIV- -M1C1C2C2Cfi圖圖3-2 切換電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流方向的可逆電

2、路切換電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流方向的可逆電路此方案比較經(jīng)濟(jì)，但只能用此方案比較經(jīng)濟(jì)，但只能用于不太頻繁切換的場(chǎng)合。于不太頻繁切換的場(chǎng)合。 2)工作原理：工作原理：l 象限工作：象限工作：1C斷、斷、2C合，合，V逆變，逆變，控制控制，使，使Ud略略 - -kE 時(shí)，時(shí)，VC 0，VD1不起作用；不起作用；當(dāng)當(dāng) VD- -kE 時(shí)，時(shí)，VC Ea時(shí)，時(shí)，Io0，電，電動(dòng)機(jī)正向電動(dòng)。電路的電壓平衡方程為動(dòng)機(jī)正向電動(dòng)。電路的電壓平衡方程為ooaaoadii RLuEdt電動(dòng)工作時(shí)，電動(dòng)工作時(shí)，VT2、VD1并沒(méi)有參與工作，去并沒(méi)有參與工作，去掉這兩個(gè)元件后，電路與單象限工作電路完掉這兩個(gè)元件后，電路與單象限工

3、作電路完全一致，是一個(gè)典型的降壓斬波電路。全一致，是一個(gè)典型的降壓斬波電路。 lVT1、VT2互補(bǔ)工作，互補(bǔ)工作，VD2是是I0為正時(shí)的續(xù)為正時(shí)的續(xù)流二極管，流二極管，VD1是為是為I0為負(fù)時(shí)的續(xù)流二極管。為負(fù)時(shí)的續(xù)流二極管。l為了防止直流電源經(jīng)為了防止直流電源經(jīng)VT1、VT2直通短路，直通短路，GD2、GD1中應(yīng)設(shè)延時(shí)電路以形成中應(yīng)設(shè)延時(shí)電路以形成“死區(qū)死區(qū)”。 輸出電壓平均值輸出電壓平均值電動(dòng)機(jī)最高空載轉(zhuǎn)速是電動(dòng)機(jī)最高空載轉(zhuǎn)速是0max/denUC1odtdTUUUT圖圖4-3 電流可反向兩電流可反向兩象限斬波調(diào)速系統(tǒng)象限斬波調(diào)速系統(tǒng) 正向制動(dòng)工況正向制動(dòng)工況。當(dāng)當(dāng)UoEa 時(shí)，時(shí)，Io

4、反向反向 ，電動(dòng)機(jī)工作在第，電動(dòng)機(jī)工作在第象限的回饋制象限的回饋制動(dòng)狀態(tài)。動(dòng)狀態(tài)。dioudU2VTaE1VDaLoi兩象工作電路在發(fā)電狀態(tài)時(shí)的等效電路兩象工作電路在發(fā)電狀態(tài)時(shí)的等效電路 制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)時(shí)，VT2或或VD1有電流，有電流，VT1和和VD2無(wú)電流。把不參與工作的無(wú)電流。把不參與工作的VT1、VD2去掉，可把電路重畫(huà)于右圖，圖中按習(xí)慣去掉，可把電路重畫(huà)于右圖，圖中按習(xí)慣畫(huà)法把能量輸入方即電機(jī)畫(huà)在了左邊。這畫(huà)法把能量輸入方即電機(jī)畫(huà)在了左邊。這就是典型的升壓斬波器電路。就是典型的升壓斬波器電路。電流的參考方向同前，實(shí)際為負(fù)值電流的參考方向同前，實(shí)際為負(fù)值 從上面的分析可知，圖從上面的分析

5、可知，圖4-3所示的電路可以實(shí)現(xiàn)正向回饋制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)電流所示的電路可以實(shí)現(xiàn)正向回饋制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)電流(轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩)反向，其運(yùn)行象限為反向，其運(yùn)行象限為、象限。該電路稱(chēng)象限。該電路稱(chēng)電流可反向的兩象限工作電路電流可反向的兩象限工作電路。3) 波形分析及能量傳遞波形分析及能量傳遞圖圖4-5 兩象限工作斬波調(diào)速系統(tǒng)從電動(dòng)到制止轉(zhuǎn)換過(guò)程的兩象限工作斬波調(diào)速系統(tǒng)從電動(dòng)到制止轉(zhuǎn)換過(guò)程的電壓電流波形及能量傳遞簡(jiǎn)圖電壓電流波形及能量傳遞簡(jiǎn)圖dUa)1VD1VT0i2VD2VTou0 0Tnb)圖圖4-6 電壓可反向的兩象限工作電路電壓可反向的兩象限工作電路a) 電路圖電路圖 b) 工作象限工作象限電壓可反向的兩象

6、限工作電路電壓可反向的兩象限工作電路3可四象限運(yùn)行的電路可四象限運(yùn)行的電路t000T0ub)c)d)e)f)t00u0i0i0u0itt0u0u0u0i0i0iTT0u0i0u0idU3VDa)2VD1VD4VD1VT4VT3VT2VTou0i0 0Tn圖圖4-7可四象限運(yùn)行的斬波調(diào)速電路可四象限運(yùn)行的斬波調(diào)速電路 a） 電路圖電路圖 b)e）、象限波形圖象限波形圖 f） 工作象限工作象限1.工作原理工作原理H型橋式斬波電路的工作模式非型橋式斬波電路的工作模式非常靈活，以最常用的可逆運(yùn)行模式說(shuō)常靈活，以最常用的可逆運(yùn)行模式說(shuō)明之。明之。VT1、VT2為一組，為一組，VT3、VT4為另一組，兩組

7、在一個(gè)為另一組，兩組在一個(gè)PWM斬?cái)夭ㄖ芷趦?nèi)互補(bǔ)工作。波周期內(nèi)互補(bǔ)工作。2.輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值3.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):調(diào)節(jié)連續(xù)平滑調(diào)節(jié)連續(xù)平滑 ，四象限工作。，四象限工作。 21odtdTTUUUT4.2 直流斬波調(diào)速系直流斬波調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)*nUTGnUASRnUACR*iUiUcUPWMGTDCDCGMiU1系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖t2交流電源供電時(shí)的制動(dòng)交流電源供電時(shí)的制動(dòng)l 泵升電壓的產(chǎn)生原因泵升電壓的產(chǎn)生原因 l 泵升電壓的抑制與能耗制動(dòng)泵升電壓的抑制與能耗制動(dòng) DCDC0VD0R0VTC圖圖4-9限制泵升電壓的能耗制動(dòng)電路限制泵升電壓的能耗制動(dòng)電路 回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，機(jī)械能變成電能送回直流側(cè)。這部分能量輸入直流環(huán)節(jié)回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，機(jī)械能變成電能送回直流側(cè)。這部分能量輸入直流環(huán)節(jié)的濾波電容，對(duì)電容充電的結(jié)果是使電容器兩端的電壓不斷地升高。的濾波電容，對(duì)電容充電的結(jié)果是使電容器兩端的電壓不斷地升高。 設(shè)正常工作時(shí)設(shè)正常工作時(shí)Ud=500V, C=2200uF,回饋電功率是回饋電功率是 P=2.2kW,1秒鐘后電容的電壓值為秒