電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第三章

1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第三章第1頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng)本章提要 問(wèn)題的提出晶閘管-電動(dòng)機(jī)( V-M )系統(tǒng)的可逆線路晶閘管-電動(dòng)機(jī)( V-M )系統(tǒng)的回饋制動(dòng)兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng) 位置隨動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介第2頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng) 問(wèn)題的提出 在前兩章所討論的調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)都只朝著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。然而生產(chǎn)實(shí)際中，有許多生產(chǎn)機(jī)械都要求電動(dòng)機(jī)既能正、反轉(zhuǎn)，又能快速制動(dòng)。例如龍門(mén)刨工作臺(tái)的往返運(yùn)動(dòng)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)和電梯的提升和下降等。這類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)，需

2、要四象限運(yùn)行的特性，則必須采用可逆調(diào)速系統(tǒng)。第3頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng) 問(wèn)題的提出（續(xù)） 能夠改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方向的系統(tǒng)叫做可逆調(diào)速系統(tǒng) 。 本章在晶閘管供電的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 的基礎(chǔ)上解決以下問(wèn)題：如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)。可逆調(diào)速系統(tǒng) 的特殊問(wèn)題。針對(duì)這些特殊問(wèn)題如何控制。第4頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng)3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路本節(jié)提要 電樞反接可逆線路 勵(lì)磁反接可逆線路 反并聯(lián)連接與交叉連接 電樞可逆與磁場(chǎng)可逆兩種方案的比較第5頁(yè)，共140頁(yè)，2022

3、年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路 要控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向就應(yīng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。由TC m I d 知，改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩有兩種方法： 改變電樞電流I d的方向I d 電樞可逆系統(tǒng)改變U d的方向?qū)崿F(xiàn) 改變電機(jī)勵(lì)磁磁通 的方向磁場(chǎng)可逆系統(tǒng)改變I f的方向?qū)崿F(xiàn) G-M系統(tǒng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)很容易實(shí)現(xiàn)（改變U f的極性）。V-M系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就是一個(gè)比較復(fù)雜的專(zhuān)門(mén)問(wèn)題（VT的單向?qū)щ娦裕?。?頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路一、電樞反接可逆線路1. 接觸器開(kāi)關(guān)切換的可逆線路Ud+IdIdMKMF吸合時(shí)，M端電壓A(

4、+)、B(-)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；KMR吸合時(shí)，M端電壓A(-)、B(+)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。由一套晶閘管給M的電樞供電，實(shí)現(xiàn)調(diào)速AB第7頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路優(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(kāi)關(guān)壽命短、噪音大； 動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)（0.20.5s）； 不能經(jīng)常起制動(dòng)。需自由停車(chē)后才能反 向， 時(shí)間長(zhǎng)。否則，如果馬上閉合反向接觸 器，則 M 反接制動(dòng)，Id很大，一般不允許。 應(yīng)用：經(jīng)常單方向運(yùn)行，偶爾才需要反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械（地鐵列車(chē)的倒車(chē)）。第8頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘

5、管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路2. 無(wú)觸點(diǎn)的晶閘管開(kāi)關(guān)切換的可逆線路MMV+-UdVT1VT4VT2VT3 VT1、VT4導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； VT2、VT3導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 工作可靠性高，但經(jīng)濟(jì)上無(wú)明顯優(yōu)點(diǎn)（10只VT），多用于幾十千瓦以下的中小功率可逆線路。VT1VT4容量大第9頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路3. 兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路 在要求頻繁快速正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械上，特別是較大功率的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，需要可逆運(yùn)行時(shí)經(jīng)常采用兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路，如下圖所示。

6、第10頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)可逆線路： a) 電路結(jié)構(gòu)MVRVFId-Id+-+-Idb) 運(yùn)行范圍- n-IdnO正向反向第11頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，由正組晶閘管裝置VF供電； 反轉(zhuǎn)時(shí)，由反組晶閘管裝置VR供電。 兩組晶閘管分別由兩套觸發(fā)裝置控制，都能靈活地控制電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)和升、降速。優(yōu)點(diǎn)：VT壽命長(zhǎng)，切換速度快缺點(diǎn)：不允許兩組VT同時(shí)處于整流狀態(tài)，否則將造成電源短路（控制電路要求嚴(yán)格）適用場(chǎng)合：要

7、求頻繁、快速正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)上得到廣泛應(yīng)用。第12頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路二、勵(lì)磁反接可逆線路 改變勵(lì)磁電流的方向也能使電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)向。與電樞可逆線路一樣，磁場(chǎng)可逆線路也有三種方式改變勵(lì)磁電流的方向，使磁通方向改變。 勵(lì)磁反接可逆線路見(jiàn)下圖，電動(dòng)機(jī)電樞用一組晶閘管裝置供電，勵(lì)磁繞組由另外的兩組晶閘管裝置供電。第13頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路 晶閘管反并聯(lián)勵(lì)磁反接可逆線路MVId+-VR VFIf-If+-+-由一套晶閘管給M的電樞供電，實(shí)現(xiàn)調(diào)速由另

8、外的兩組晶閘管裝置給勵(lì)磁繞組供電，從而改變勵(lì)磁方向第14頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路勵(lì)磁反接的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：供電裝置功率小。 由于勵(lì)磁功率僅占電動(dòng)機(jī)額定功率的15%，因此，采用勵(lì)磁反接方案，所需晶閘管裝置的容量小、投資少、效益高。 缺點(diǎn)：改變轉(zhuǎn)向時(shí)間長(zhǎng)。 由于勵(lì)磁繞組的電感大，勵(lì)磁反向的過(guò)程較慢；又因電動(dòng)機(jī)不允許在失磁的情況下運(yùn)行，因此系統(tǒng)控制相對(duì)復(fù)雜一些。第15頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路三、反并聯(lián)連接與交叉連接（兩組VT整流裝置反極性并聯(lián)可逆線路的兩種接線方

9、式）MVFVRabcABC-兩組晶閘管裝置的反并聯(lián)連接兩組整流裝置共用同一個(gè)電源第16頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路 MVFVRabcABCabc-兩組晶閘管裝置的交叉連接兩組整流裝置的供電電源是彼此獨(dú)立的兩個(gè)電源第17頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路說(shuō)明如果把交叉連接的反組VR向左翻轉(zhuǎn)180，M向右下旋轉(zhuǎn)90，則在電路結(jié)構(gòu)上和反并聯(lián)連接沒(méi)有區(qū)別。反并聯(lián)連接的兩組整流裝置共用同一個(gè)電源；交叉連接的兩組整流裝置的供電電源是彼此獨(dú)立的兩個(gè)電源。反并聯(lián)連接的可逆線路中，需

10、4個(gè)限制環(huán)流的電抗器（有兩條環(huán)流回路），交叉連接的可逆線路，只需2個(gè)限制環(huán)流的電抗器（有一條環(huán)流回路）第18頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路 四、電樞可逆與磁場(chǎng)可逆兩種方案的比較電樞可逆 優(yōu)點(diǎn)：電樞回路電感量小，時(shí)間常數(shù)小（約幾十ms），正反向切換快速性好。 缺點(diǎn)：需要兩套容量較大的VT整流裝置，投資大。特別是容量大的可逆系統(tǒng)更為突出。 適用于頻繁起制動(dòng)、要求過(guò)渡過(guò)程時(shí)間短、中小容量生產(chǎn)機(jī)械上。第19頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-1 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路 磁場(chǎng)可逆 優(yōu)點(diǎn)：供電裝置功率小，容

11、量較電樞可逆方案小的多，投資費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)。 缺點(diǎn)：勵(lì)磁回路電感量大，時(shí)間常數(shù)大，系統(tǒng)反向過(guò)程緩慢；控制線路復(fù)雜，必須保證在換向過(guò)程中當(dāng)勵(lì)磁磁通接近于零時(shí)，電樞供點(diǎn)電壓為零（防止“飛車(chē)”）。 適用于不要求快速正反轉(zhuǎn)的大容量可逆系統(tǒng)中（礦井提升機(jī)、電力機(jī)車(chē)）第20頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng)3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)本節(jié)提要 晶閘管裝置的整流和逆變狀態(tài) 單組晶閘管裝置的有源逆 兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的整流和逆變 V-M系統(tǒng)的四象限運(yùn)行第21頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)一、

12、晶閘管裝置的整流和逆變狀態(tài) 有些生產(chǎn)機(jī)械并不需要正、反轉(zhuǎn)，只需要快速制動(dòng)。其最簡(jiǎn)單的方法當(dāng)然是采用能耗制動(dòng)，但回饋制動(dòng)更經(jīng)濟(jì)。 在兩組晶閘管反并聯(lián)線路的V-M系統(tǒng)中，晶閘管裝置可以工作在整流或有源逆變狀態(tài)。當(dāng)晶閘管裝置進(jìn)入逆變狀態(tài)時(shí)，把直流電能逆變成交流電能?；仞伒诫娋W(wǎng)中去。這種逆變狀態(tài)顯然提供了回饋制動(dòng)的可能性。 在電流連續(xù)的條件下，晶閘管裝置的平均理想空載輸出電壓為 第22頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng) 逆變電壓公式 當(dāng)控制角為 90，晶閘管裝置處于逆變狀態(tài)。 因此在整流狀態(tài)中，Ud0 為正值；在逆變狀態(tài)中，Ud0 為負(fù)值。

13、 為了方便起見(jiàn)，定義逆變角 = 180 ，則逆變電壓公式可改寫(xiě)為 Ud0 = Ud0 max cos第23頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng) 晶閘管裝置的兩種工作狀態(tài) 整流：交流電能直流電能 ，Ud0為正值， ，電路的共陰極點(diǎn)為正極性，共陽(yáng)極點(diǎn)為負(fù)極性，電流從負(fù)極性點(diǎn)流入，正極性流出。-+Ud0LM+-EVT-I第24頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng) 逆變：直流電能交流電能， ，Ud0為負(fù)值， ,電路的共陰極點(diǎn)為負(fù)極性，共陽(yáng)極點(diǎn)為正極性，電流從正極性點(diǎn)流入，負(fù)極性流出。

14、電流由外加的電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì) E（發(fā)電機(jī)）提供并維持。-+Ud0LM+-EVT-I第25頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)二、單組晶閘管裝置的有源逆變 G-M系統(tǒng)在回饋制動(dòng)時(shí)（降速時(shí)），只需控制發(fā)動(dòng)機(jī)電壓EG使之低于電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)Em，電流自然就反向，從而把拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能通過(guò)發(fā)nGGM+-+-EGEm動(dòng)機(jī)及原動(dòng)機(jī)送回電網(wǎng)。VT裝置的電流不能反向，逆變時(shí)是讓電壓方向反向，電流方向不變，從電功率的傳遞方向看，與電流反向而電壓極性不變的情況一樣都是使電網(wǎng)吸收能量。問(wèn)題是必須同時(shí)使E的極性也反過(guò)來(lái)，才能提供能量。這種情況只有下放位勢(shì)性負(fù)載時(shí)才會(huì)

15、出現(xiàn)。原動(dòng)機(jī)第26頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng) 單組晶閘管裝置供電的V-M系統(tǒng)在拖動(dòng)起重機(jī)類(lèi)型的負(fù)載（位勢(shì)性負(fù)載）時(shí)也可能出現(xiàn)整流和有源逆變狀態(tài)。 提升機(jī)構(gòu)提升正轉(zhuǎn)（提升重物）： M ：電動(dòng)狀態(tài) VT：整流狀態(tài) -+Ud0M+-nEVT-PIdLE， n 0 由電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)提供能量。即VT輸出整流電流，使M產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，將重物提升。第27頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)下放重物（釋放重物）： +-+- Ud0MnEVT-PIdLM： n90E 90，使VT整流裝置輸出

16、負(fù)的逆變電壓-Ud； （2）外電路必須有一個(gè)直流電勢(shì)源E ，其極性與晶閘管導(dǎo)通方向一致，但數(shù)值比 稍大，提供逆變能量，維持回饋電流。第30頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng) 機(jī)械特性整流狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)工作 于第一象限逆變狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)工作于第 四象限n- nIdTe提升放下TLO單組V-M系統(tǒng)帶起重機(jī)類(lèi)型負(fù)載時(shí)的整流和逆變狀態(tài) 第31頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)三、兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的整流和逆變 兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路的整流和逆變狀態(tài)原理與此相同，只是出現(xiàn)逆變狀

17、態(tài)的具體條件不一樣。 現(xiàn)以正組晶閘管裝置整流和反組晶閘管裝置逆變?yōu)槔?，說(shuō)明兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路的工作原理。第32頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)1. 正組晶閘管裝置VF整流VF處于整流狀態(tài) 此時(shí)，f E， n 0 電機(jī)從電路輸入能量作電動(dòng)運(yùn)行。R-+Ud0fM+-nEVF-a)正組整流電動(dòng)運(yùn)行 PId兩組晶閘管反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)的正組整流和反組逆變狀態(tài)第33頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的回饋制動(dòng)2. 反組晶閘管裝置VR逆變 當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要回饋制動(dòng)時(shí)，由于電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)

18、的極性未變，要回饋電能必須產(chǎn)生反向電流，而反向電流是不可能通過(guò)VF流通的。這時(shí)，可以利用控制電路切換到反組晶閘管裝置VR，并使它工作在逆變狀態(tài)。VR逆變處于狀態(tài)： 此時(shí)，r 90，E |Ud0r|， n |Ud0r| = |Ud0f|，整流組電流將被截止，逆變組才真正投入逆變工作，使電機(jī)產(chǎn)生回饋制動(dòng)，將電能通過(guò)逆變組回饋電網(wǎng)。第50頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 待整流狀態(tài) 同樣，當(dāng)逆變組工作時(shí)，另一組也是在等待著整流，可稱(chēng)作處于“待整流狀態(tài)”。 所以，在 = 配合控制下，負(fù)載電流可以迅速地從正向到反向（或從反向到正向）平滑過(guò)

19、渡，在任何時(shí)候，實(shí)際上只有一組晶閘管裝置在工作，另一組則處于等待工作的狀態(tài)。第51頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 7. 最小逆變角限制 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， 不能太小，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)。為實(shí)現(xiàn)= 工作制控制，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 min = min = 30 最小逆變角 min保護(hù)：防止逆變失敗。 min設(shè)定min= min限制Uctmax ACR輸出正負(fù)限幅第5

20、2頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 三、瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流及其抑制1. 瞬時(shí)的脈動(dòng)環(huán)流產(chǎn)生的原因 在 = 工作配合控制的條件下，|U d0r| = |U d0f|，消除了直流平均環(huán)流，但這只是就電壓的平均值而言 。 由于晶閘管裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，正反組電壓的瞬時(shí)值并不相等的，當(dāng) ud0f ud0r，ud0= ud0f -ud0r 存在，將產(chǎn)生瞬時(shí)的脈動(dòng)環(huán)流。這個(gè)瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流是自然存在的，因此配合控制有環(huán)流可逆系統(tǒng)又稱(chēng)作自然環(huán)流系統(tǒng)。第53頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流

21、問(wèn)題 2. 瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流產(chǎn)生情況舉例 瞬時(shí)電壓差和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的大小因控制角的不同而異。 現(xiàn)以 f = r = 60為例，分析三相零式反并聯(lián)可逆線路產(chǎn)生瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的情況。這里采用零式線路的目的只是為了繪制波形簡(jiǎn)單。 r = 60 r =120第54頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 三相零式反并聯(lián)可逆線路 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 a) 三相零式可逆線路和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流回路 -Ud0fLc1RrecRrecUd0rVFVRIdIcp負(fù)載電流瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流第55頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，

22、星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 三相零式反并聯(lián)的電壓波形d) 瞬時(shí)電壓差和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流波形ud0= ud0f -ud0r b)整流電壓波形 c) 逆變電壓波形 abcaud0r0w tp2pUd0rw tIcpicpud0af ud0fw tabca0p2pUd0f0arud0icp單向、脈動(dòng)、不是交流第56頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的產(chǎn)生 正組整流電壓和反組逆變電壓之間的瞬時(shí)電壓差， ud0 = ud0f ud0r 由于這個(gè)瞬時(shí)電壓差的存在，便在兩組晶閘管之間產(chǎn)生了瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流 i cp。瞬

23、時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的直流分量 由于晶閘管的內(nèi)阻很小，環(huán)流回路的阻抗主要是電感，所以i cp不能突變，并且落后于ud0 ；又由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，只能在一個(gè)方向脈動(dòng)，所以瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流也有直流分量 I cp ，但與平均電壓差所產(chǎn)生的直流平均環(huán)流在性質(zhì)上是根本不同的。第57頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 3. 瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的抑制 瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流不經(jīng)過(guò)負(fù)載，徒然增加晶閘管的負(fù)擔(dān)，因此必須設(shè)法限制它。 直流平均環(huán)流可以用配合控制消除，而瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流卻是自然存在的。為了抑制瞬時(shí)脈動(dòng)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(chēng)均衡電抗器，如

24、圖 a)中的 Lc1和 Lc2 。 環(huán)流電抗的大小可以按照把瞬時(shí)環(huán)流的直流分量限制在負(fù)載額定電流的5%10%來(lái)設(shè)計(jì)。第58頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 均衡電抗器的設(shè)置 三相零式反并聯(lián)可逆線路必須在正、反兩個(gè)回路中各設(shè)一個(gè)均衡（環(huán)流）電抗器，因?yàn)槠渲锌傆幸粋€(gè)電抗器會(huì)因流過(guò)直流負(fù)載電流而飽和，失去限流作用。 例如： 在下圖中當(dāng)正組 VF整流時(shí)，流過(guò)負(fù)載電流，使 Lc1 鐵心飽和，只能依靠在逆變回路中的 Lc2 限制環(huán)流。 同理，當(dāng)反組VR整流時(shí)，只能依靠 Lc1限制環(huán)流。第59頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分

25、，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 在三相橋式反并聯(lián)可逆線路中，由于每一組橋又有兩條并聯(lián)的環(huán)流通道，總共要設(shè)置4個(gè)環(huán)流電抗器。12MVFVRabcABC-第60頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-3 兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流問(wèn)題 在三相橋式交叉連接可逆線路中，由于電源獨(dú)立，每一組橋只有一條環(huán)流通道，因此只要設(shè)置2個(gè)環(huán)流電抗器。MVFVRabcABCabc-第61頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng)3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 本節(jié)提要 = 配合控制的有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng) 制動(dòng)過(guò)程分析 第62頁(yè)，共140

26、頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法一、 = 配合控制的有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng) = 配合控制可以清除直流平均環(huán)流，但一定有瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流存在，所以是有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，并是自然環(huán)流，其系統(tǒng)原理框圖如下：第63頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法1. 系統(tǒng)組成 MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUct-第64頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 主電路 a) 主

27、電路采用兩組三相橋式晶閘管裝置反并聯(lián)的可逆線路，其中： 正組晶閘管VF，由GTF控制觸發(fā)， 正轉(zhuǎn)時(shí)，VF整流； 反轉(zhuǎn)時(shí)，VF逆變。 反組晶閘管VR，由GTR控制觸發(fā)， 反轉(zhuǎn)時(shí)，VR整流； 正轉(zhuǎn)時(shí)，VR逆變。b) 4個(gè)環(huán)流電抗器 L c1Lc4。 L d 為平波電抗器。c) 變壓器 (TM) 付端繞組一套，給正反組VT供電。第65頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 控制電路直流電流互感器或霍爾變換器( TA ),其輸出作為電流負(fù)反饋。（不用交流互感器是由于其不能反映極性） 控制電路采用典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，其中： ASR設(shè)置了雙向

28、輸出限幅電路，以限制最大起制動(dòng)電流； ACR設(shè)置雙向輸出限幅電路，以限制最小控制角 min 與最小逆變角 min 。 ASR、ACR 設(shè)計(jì)方法與第二章一樣。第66頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法c) GTR前加反向器( AR )滿足 = 要求。 當(dāng)Uct=+，VT整流；VR逆變。 當(dāng)Uct= -，VR整流； VT逆變。d) 給定接兩個(gè)電位器，分別控制正反向，由KF、KR 接觸器觸點(diǎn)切換。 根據(jù)可逆系統(tǒng)正反向運(yùn)行的需要，給定電壓、轉(zhuǎn)速反饋電壓、電流反饋電壓都應(yīng)該能夠反映正和負(fù)的極性。這里 給定電壓：正轉(zhuǎn)時(shí)，KF( 閉合 )， U*n=

29、“+”； 反轉(zhuǎn)時(shí)，KR( 閉合 )， U*n=“-”。第67頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 轉(zhuǎn)速反饋：正轉(zhuǎn)時(shí)， Un=“-”， 反轉(zhuǎn)時(shí)， Un=“+”。 電流反饋電壓：正轉(zhuǎn)時(shí)，Ui =“+”； 反轉(zhuǎn)時(shí)，Ui =“-”。 rmin180o 0o- UctmUctmUct90o90o0o 180o fmin fmin rmin r fCTRCTFUct13. 控制方式 采用同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路時(shí)，移相控制特性是線性的，兩組觸發(fā)裝置的控制特性如圖所示。第68頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流

30、調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法停車(chē)時(shí)：U ct = 0， r = f = 90， U d0f = U d0r = 0。正轉(zhuǎn)時(shí)： U ct 0， f 90，VF整流：U d0f =“+”； U ct 0， r 0， r 90，VR整流： U d0r =“+”； U ct 0， f 90，VF逆變： U d0f =“-”。第69頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法4. 正反向運(yùn)行的周期性 n=0 正向起動(dòng)正向穩(wěn)定運(yùn)行正向制動(dòng) n=0 反向起動(dòng)反向穩(wěn)定運(yùn)行反向制動(dòng) 正反向運(yùn)行過(guò)程中，VR、VF的工作狀態(tài)相反；GTR、GTF的工作狀態(tài)相反；各種給定和反饋

31、信號(hào)只是在符號(hào)上相反。 只需說(shuō)明正向運(yùn)行過(guò)程中的正向制動(dòng)過(guò)程即可。第70頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法5 . 簡(jiǎn)單工作原理+ - - - -+Id有環(huán)流系統(tǒng)正向運(yùn)行過(guò)程MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUct-Pn第71頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 正向運(yùn)行過(guò)程 KF( 閉合 )， U*n1=“+” U*i=“-”U ct=“+” ARU ct =“-”VR待逆變VF整流 M：n 1正

32、向運(yùn)行 減速：U*n( U*n2 U*n1 ) U ct|U d0f| |U d0r| EVF待整流VR逆變，I d反向(流過(guò)反組)n，E |U d0f|VF整流|U d0r|VR待逆變M：制動(dòng)M:電動(dòng) n 2工作制能保證逆變電壓總大于整流電壓，保證沒(méi)有直流平均環(huán)流。 設(shè) 為最小逆變角，則 零位整定： U ct=0 時(shí) ， 缺點(diǎn)：移相范圍縮小，VT容量沒(méi)有得到充分利用；起動(dòng)時(shí)造成了控制死區(qū)。第74頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法二、制動(dòng)過(guò)程分析 可逆調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程與不可逆系統(tǒng)沒(méi)有什么區(qū)別，只是制動(dòng)過(guò)程有它的特點(diǎn)，而反轉(zhuǎn)過(guò)程就是正

33、向制動(dòng)過(guò)程和反向起動(dòng)過(guò)程銜接起來(lái)的，因此只著重討論一下制動(dòng)過(guò)程。 整個(gè)正向制動(dòng)過(guò)程由于電流方向的不同分成兩個(gè)階段。第一個(gè)階段電流I d 由+I dl 0，其方向未變，只能通過(guò)正組晶閘管橋流通，處于逆變狀態(tài)。叫本橋逆變階段。第75頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 第二個(gè)階段Id變負(fù)，I d 由0 I dm (再到 ) 0，電流流過(guò)反向橋，在允許I dm ( 最大制動(dòng)電流 )下轉(zhuǎn)速迅速降低。反橋制動(dòng)階段。 如果按兩個(gè)階段中物理量變化的的特點(diǎn)來(lái)分，則本橋逆變階段就是電流降落階段，而反橋制動(dòng)階段則為轉(zhuǎn)速降落階段。 現(xiàn)以正向制動(dòng)為例，說(shuō)明有環(huán)

34、流可逆調(diào)速系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程。 第76頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法配合控制有環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)正向制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程波形I 本橋逆變(電流降落)階段II 反橋制動(dòng)(轉(zhuǎn)速降落)階段t1第77頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法（一）本橋逆變(電流降落 )階段( I ) 1. 正常運(yùn)行時(shí)( 0t1 )： U *n= +，U n= -，U *i= -，U i= +， U ct=+， /U ct= - 。 則 f 90VR反組待逆變，U dor=+ VF正組U dof提供能量供R消耗、使

35、 M 工作在電動(dòng)狀態(tài)、使 L 吸收能量第78頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法有環(huán)流系統(tǒng)正向運(yùn)行狀態(tài)+ - - - -+IdMVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUct-Pn第79頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法配合控制有環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)正向運(yùn)行時(shí)波形tttOOOId n Uct III1II2II3IdL E t1第80頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)

36、流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法2. 發(fā)出停車(chē)指令后( KF) : U *n= 0，U n= -，U n=U n= -，ASR輸出 U *i= +U *im，U i= +，在+U *im+U i作用下， ACR輸出 -Uctm VF： f= min 逆變 VR： r= min 待整流 此時(shí)，U dof= -，n、E基本不變，dof=R+E +Ld/dtI d迅速，是靠L釋放能量反對(duì)I d減少，且維持Id為正。變負(fù)Ld/dt 很大。大部分能量通過(guò) VF 回饋電網(wǎng)，所以稱(chēng)作“本組逆變階段”。由于電流的迅速下降，這個(gè)階段所占時(shí)間很短，轉(zhuǎn)速來(lái)不及產(chǎn)生明顯的變化。第81頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)

37、42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法本組逆變過(guò)程系統(tǒng)狀態(tài)MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUct+ - - - -+Id0+-+-第82頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法本組逆變過(guò)程波形tttOOOId n Uc III1II2II3IdL -Ucm E 第83頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法（二）反橋制動(dòng)( 轉(zhuǎn)速降落 )階段( ) 當(dāng)主電路電流下降過(guò)零時(shí)，本組逆變終止，第 I

38、階段結(jié)束，轉(zhuǎn)到反組 VR 工作，開(kāi)始通過(guò)反組制動(dòng)。從這時(shí)起，直到制動(dòng)過(guò)程結(jié)束，統(tǒng)稱(chēng)“反橋制動(dòng)階段”，這一階段較復(fù)雜，可分成三個(gè)子階段： 反橋建流子階段； 反橋逆變子階段； 反橋減流子階段。第84頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法反橋建流子階段 ( 1 ) U *i= +U *im，i d=0，ACR輸出: -U ctm -U ctm : VF 逆變|U dof| VR 整流 |U dor|，E與|U dor|方向一致E+U dor = +Ld/dt 能量被R消耗，L吸收。-I d ( 迅速反向增加 ) -I dmM：反接制動(dòng) ，n開(kāi)始

39、第85頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法反橋建流制動(dòng)子階段系統(tǒng)狀態(tài)+-MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA LdUc+ - - - -+0+-+Id-第86頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法反橋建流制動(dòng)子階段波形tttOOOId n Uct III1II2II3-Idm IdL -Ucm E 第87頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法2. 反橋逆

40、變子階段( 2 ) -I d I dm 并略有超調(diào)時(shí)，U *i= U *im0 這個(gè)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，是制動(dòng)過(guò)程中的主要階段。第89頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法反橋逆變制動(dòng)子階段系統(tǒng)狀態(tài)+-MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA LdUct+ - - - -+0+-+ Id+-+-第90頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法反橋逆變制動(dòng)子階段波形tttOOOId n Uc III1II2II3-Id

41、m IdL -Ucm E 第91頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法3. 反橋減流子階段 ( 3 ) 由 E = U dor+I dR+Ld/dt 可知，當(dāng)U dor 0，E 繼續(xù)，這時(shí)I d 從 I dm最后，n=0，E=0 在電流衰減過(guò)程中，電感 L上的感應(yīng)電壓 LdId/dt 支持著反向電流，并釋放出存儲(chǔ)的磁能，如果電機(jī)很快停止，整個(gè)制動(dòng)過(guò)程便結(jié)束了。 如果考慮到其它因素，如L存儲(chǔ)的磁能較大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速在最后一小段時(shí)間里有一些不同情況。第92頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制

42、方法制動(dòng)過(guò)程系統(tǒng)響應(yīng)曲線tttOOOId n Uc III1II2-Idm IdL -Ucm E II3本橋逆變反橋建流反橋逆變反橋減流第93頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-4 有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法各階段的動(dòng)力源 本本逆變：電感L 釋放能量感應(yīng)出很大的電壓。 反橋制動(dòng) 反橋建流：反組整流電壓和電機(jī)電動(dòng)勢(shì)給回路提供了大的電壓。 反橋逆變：ASR的輸出U im*(ACR的輸入)迫使電路電流維持較大值不變 反橋減流：L 中儲(chǔ)存的能量和電機(jī)的動(dòng)能在電流的急劇下減過(guò)程中釋放出來(lái)。第94頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng)3

43、-5 無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法本節(jié)提要 概述 邏輯控制的無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)第95頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法一、概述 1. 有環(huán)流可逆系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 反向快、無(wú)死區(qū)、過(guò)渡平滑。 缺點(diǎn)： 設(shè)置多個(gè)環(huán)流電抗器以抑制環(huán)流； 對(duì)控制系統(tǒng)要求精度高，抗干擾能力強(qiáng)，稍有不慎，易造成環(huán)流過(guò)大，導(dǎo)致電源短路； 容量( 變壓器、晶閘管 )增加。 第96頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 為此，當(dāng)工藝過(guò)程對(duì)系統(tǒng)正反轉(zhuǎn)的平滑過(guò)渡特性要求不很高時(shí)，特別是對(duì)于大容量的系統(tǒng)，常采用無(wú)環(huán)流控制

44、可逆系統(tǒng)。 無(wú)環(huán)流控制可逆系統(tǒng)：既沒(méi)有直流平均環(huán)流又沒(méi)有瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。2. 無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)分類(lèi) 按照實(shí)現(xiàn)無(wú)環(huán)流控制原理的不同，無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)又有大類(lèi)： 邏輯控制無(wú)環(huán)流系統(tǒng)； 錯(cuò)位控制無(wú)環(huán)流系統(tǒng)。第97頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 邏輯控制無(wú)環(huán)流系統(tǒng)：在任何時(shí)刻只有一組橋在工作。 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，使該組完全處于阻斷狀態(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。 錯(cuò)位控制無(wú)環(huán)流系統(tǒng)：配合控制的原理。一組晶閘管處于整流工作狀態(tài)，另一組處于待逆變

45、。但是兩組觸發(fā)脈沖的相位錯(cuò)開(kāi)較遠(yuǎn)。 有環(huán)流：f+r=180。是r + f = 300 或360 。因而當(dāng)待逆變組的觸發(fā)脈沖來(lái)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)然也就不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流了。第98頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 二、邏輯控制的無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng) 邏輯控制的無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛的可逆系統(tǒng)。 本節(jié)將著重討論邏輯控制的無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制原理和電路設(shè)計(jì)。（一）系統(tǒng)組成和工作原理 1. 系統(tǒng)的組成 邏輯控制的無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“邏輯無(wú)環(huán)流系統(tǒng)”）的原理框圖示于下圖：第99頁(yè)，共140頁(yè)，2

46、022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 邏輯控制無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUctfUblrUblfUctrU*i+UiLdAR-+第100頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 主電路 采用VF、VR反并聯(lián)線路； 由于沒(méi)有環(huán)流，不用設(shè)置環(huán)流電抗器； 仍保留平波電抗器 L d ，以保證穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流波形連續(xù)； 控制系統(tǒng) 采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)方案； 電流環(huán)分設(shè)兩個(gè)電流調(diào)節(jié)器，1ACR用來(lái)控制正組觸發(fā)裝置GTF，

47、2ACR控制反組觸發(fā)裝置GTR；第101頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 1ACR 的給定信號(hào)經(jīng)反號(hào)器 AR 作為2ACR的給定信號(hào)，因此電流反饋信號(hào)的極性不需要變化，可以采用不反映極性的電流檢測(cè)方法。 為了保證不出現(xiàn)環(huán)流，設(shè)置了無(wú)環(huán)邏輯控制環(huán)節(jié)DLC，這是系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)，指揮系統(tǒng)進(jìn)行正、反組的自動(dòng)切換，其輸出信號(hào) Ublf 用來(lái)控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖或開(kāi)放，Ublr 用來(lái)控制反組觸發(fā)脈沖的封鎖或開(kāi)放。第102頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法2.

48、工作原理 ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUctfUblfUblrUctrU*i+UiU*iUi0LdAR正向運(yùn)行：+-+-+-+-第103頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法反向運(yùn)行 ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUctfUblfUblrUctrU*i+UiU*iUi0LdAR-+-第104頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 觸發(fā)脈沖的零位整定： U ctf = U

49、ctr = 0 時(shí)， f =r = 90 總之此系統(tǒng)： 靠邏輯環(huán)節(jié)保證只有一組橋的晶閘管被觸發(fā)，而另一組觸發(fā)脈動(dòng)被封鎖，從而不能產(chǎn)生環(huán)流； 靠邏輯動(dòng)態(tài)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行； 電流負(fù)反饋可以不反應(yīng)極性。下面著重分析邏輯切換裝置的作用。第105頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法（二）可逆系統(tǒng)對(duì)無(wú)環(huán)流邏輯控制器的要求 邏輯裝置的任務(wù)是：在正組可控硅 VF工作時(shí)封鎖反組脈沖，在反組可控硅 VF工作時(shí)封鎖正組脈沖。二者必居其一，決不允許兩組同時(shí)開(kāi)放，從而保證主電路沒(méi)有產(chǎn)生環(huán)流的可能。第106頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期

50、五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法1. DLC的輸入要求 分析V-M系統(tǒng)四象限運(yùn)行的特性，有如下共同特征： 正向運(yùn)行和反向制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方向?yàn)檎?，即電流為正?反向運(yùn)行和正向制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方向?yàn)樨?fù)，即電流為負(fù)。 因此，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)矩信號(hào)作為 DLC 的輸入信號(hào)。 用U*i 極性決定工作組別 由于ACR的輸出信號(hào)正好代表了轉(zhuǎn)矩方向，即有： 第107頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 正向運(yùn)行和反向制動(dòng)時(shí)，U *i= - 正組； 反向運(yùn)行和正向制動(dòng)時(shí)，U *i= + 反組。 又因?yàn)?U*i 極性的變化只表明系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩反向的意圖，轉(zhuǎn)矩

51、極性的真正變換還要滯后一段時(shí)間。只有在實(shí)際電流過(guò)零時(shí)，才開(kāi)始反向( 以防止造成本橋逆變顛覆)，因此，需要檢測(cè)零電流信號(hào)作為 DLC 的另一個(gè)輸入信號(hào)。 I d=0 決定動(dòng)作時(shí)刻U io檢測(cè)零電流信號(hào)第108頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 邏輯控制器DLC兩個(gè)輸入U(xiǎn) *i U*i ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUctfUblfUblrUctrU*i+UiLdAR-+第109頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 邏輯控制器

52、DLC兩個(gè)輸入U(xiǎn) *i 、U io ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUcfUblfUblrUcrU*i+UiU*iUi0LdAR-+第110頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法2. DLC的輸出要求 正向運(yùn)行：VF整流，開(kāi)放VF，封鎖VR； 反向制動(dòng)：VF逆變，開(kāi)放VF，封鎖VR； 反向運(yùn)行：VR整流，開(kāi)放VR，封鎖VF； 正向制動(dòng)：VR逆變，開(kāi)放VR，封鎖VF；因此，DLC的輸出有兩種狀態(tài)： VF開(kāi)放 U blf = 1，VF封鎖 U blf = 0； VR開(kāi)放 U blr = 1

53、，VR封鎖 U blr = 0。第111頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法3. 模/數(shù)轉(zhuǎn)換 對(duì)輸入信號(hào)U *i 、U io進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)量，由電平檢測(cè)環(huán)節(jié)完成。4. 邏輯判斷 根據(jù)輸入信號(hào)，做出正確的邏輯判斷。5. 延時(shí)電路 為保證兩組晶閘管裝置可靠切換，需要有兩個(gè)延時(shí)時(shí)間： t1延時(shí) 封鎖 關(guān)斷等待時(shí)間，以確認(rèn)電流已經(jīng)過(guò)零，而非因電流脈動(dòng)引起的誤信號(hào)； t2開(kāi)放延時(shí) 觸發(fā)等待時(shí)間，以確保被關(guān)斷的晶閘管已恢復(fù)阻斷能力，防止其重新導(dǎo)通。第112頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系

54、統(tǒng)及其控制方法邏輯保護(hù) 具有邏輯連鎖保護(hù)功能，以保證在任何情況下，兩個(gè)信號(hào)必須是相反的，決不容許兩組晶閘管同時(shí)開(kāi)放脈沖，確保主電路沒(méi)有出現(xiàn)環(huán)流的可能。（三）無(wú)環(huán)流邏輯控制器DLC的實(shí)現(xiàn)方法 根據(jù)上述對(duì)DLC的要求，其電路應(yīng)具有如下結(jié)構(gòu)： 電平檢測(cè)邏輯判斷延時(shí)電路連鎖保護(hù)Ui0U*iUblfUblr第113頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 無(wú)環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)是邏輯無(wú)環(huán)流系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的任務(wù)是：當(dāng)需要切換到正組晶閘管VF工作時(shí)，封鎖反組觸發(fā)脈沖而開(kāi)放正組脈沖；當(dāng)需要切換到反組VR工作時(shí)，封鎖正組而開(kāi)放反組。通常都用數(shù)字控制，如數(shù)字邏

55、輯電路、微機(jī)軟件、PLC等，用以實(shí)現(xiàn)同樣的邏輯控制關(guān)系。 現(xiàn)以數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)為例介紹無(wú)環(huán)流邏輯控制器各部分的組成和原理。第114頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法電平檢測(cè)器 無(wú)論轉(zhuǎn)矩的極性還是電流的有無(wú)都只須用兩種狀態(tài)表示，即開(kāi)關(guān)量，所以需要模數(shù)轉(zhuǎn)換。電平檢測(cè)器就是一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可用帶正反饋的運(yùn)算放大器組成，具有繼電特性，原理圖如下R0R0R1U inU ex - +U exU inU in1 U in2U exm1U exm2環(huán)寬調(diào)整為0.3V左右，以提高抗干擾能力第115頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期

56、五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 轉(zhuǎn)矩極性鑒別器 功能：根據(jù) U *i 信號(hào)：U *i 0 “0”，電機(jī)提供 - TU TU *i “1”( 10V )“0”( -0.6V )R2D3輸入信號(hào)是左右對(duì)稱(chēng)的，而輸出信號(hào)上下并不對(duì)稱(chēng)，為的是能夠給出“1”和“0”的數(shù)字信號(hào)，輸出10V表示“1”，0.6V表示“0”。為了得到“0”信號(hào)，由R2、D3組成負(fù)限幅電路，其輸出限幅值約為0.6V。第116頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 零電流檢測(cè)器 它的輸入信號(hào)是電流互感器輸出的零電流信號(hào)U io。 主電路有電流時(shí)， Uio+0.6 V輸

57、出Uz為“0” 主電路電接近零時(shí) Uio+0.2 V輸出Uz為“1”UzUio“1”( 10V )“0”( -0.6V )0.2V 0.6V特性回環(huán)必須偏在縱軸的右側(cè)，可在輸入端增設(shè)偏移電路來(lái)實(shí)現(xiàn)第117頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法2. 邏輯判斷電路 邏輯判斷電路的作用是根據(jù)兩個(gè)電平檢測(cè)器的輸出U T和U z正確地發(fā)出封鎖正組的信號(hào)U F和封鎖反組的信號(hào)U R。 根據(jù)可逆系統(tǒng)正反向運(yùn)行和起制動(dòng)的具體情況，提出對(duì)邏輯判斷電路的要求，可列出表格，并去掉表中的重復(fù)狀況，可得邏輯判斷電路的真值表。第118頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月

58、20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 邏輯判斷電路的真值表如下表( 相同的取 1 組數(shù)據(jù)，共6種情況 )： 規(guī)律：當(dāng) UT變號(hào)以后，再等到 Uz=1 ( 電流到零 )時(shí)，邏輯判斷電路的輸出應(yīng)立即翻轉(zhuǎn)。同時(shí)應(yīng)保證UF和UR的狀態(tài)在任何時(shí)刻都是相反的。第119頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 根據(jù)真值表和各量開(kāi)關(guān)狀態(tài)的變化規(guī)律，可列出如下邏輯代數(shù)式： F=U R( TU z+ T z+U T z ) R=U F( U TU z+U T z+ T z )經(jīng)簡(jiǎn)化，并且邏輯電路用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)，最后第120頁(yè)，共140頁(yè)

59、，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法由上兩式可以得出邏輯判斷電路U TU zU FU R當(dāng)U z=0時(shí)，封鎖U T使之無(wú)效，電路保持原狀態(tài)。當(dāng)U z=1時(shí)，電路狀態(tài)由U T決定。與非門(mén)YF1YF2YF3YF4第121頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法3. 延時(shí)電路 在邏輯裝置中設(shè)置延時(shí)電路，最簡(jiǎn)單的延時(shí)電路是在與非門(mén)的輸入端加接二極管D和電容C。YFACD輸入( 接高電平 )延時(shí)輸入端輸出 當(dāng)延時(shí)輸入端的信號(hào)由“1”“0”時(shí)，D導(dǎo)通，與非門(mén)的輸出照常翻轉(zhuǎn)，不受影響。 當(dāng)信號(hào)由“0” “1”，

60、由于D的阻擋，輸入端A點(diǎn)電位不能立即升高，需等待與非門(mén)通過(guò)內(nèi)部電路對(duì)C充電，直到A點(diǎn)電位升到開(kāi)門(mén)電平時(shí)，輸出才由“1”翻轉(zhuǎn)到“0” 電容的充電時(shí)間就是延時(shí)時(shí)間。第122頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法 改變電容大小可以得到不同的延時(shí)。阻容電阻的充電時(shí)間：其中，R 充電回路電阻 C 外接電容 U 電源電壓（HTL與非門(mén)U =15V） U c 電容端電壓 當(dāng)U c 等于開(kāi)門(mén)電平時(shí)，t 就是延時(shí)時(shí)間，根據(jù)所要延時(shí)時(shí)間可計(jì)算出相應(yīng)的電容值。第123頁(yè)，共140頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)42分，星期五 3-5 無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)及其控制方法