陳伯時(shí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 第4章可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)正稿

1、第第4章章 可逆控制和弱磁控制的可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi) 容 提 要n直流PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng) nV-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng) n弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 問題的提出問題的提出 有許多生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)既能正轉(zhuǎn)，又能有許多生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)既能正轉(zhuǎn)，又能反轉(zhuǎn)，而且常常還需要快速地起動(dòng)和制動(dòng)，這反轉(zhuǎn)，而且常常還需要快速地起動(dòng)和制動(dòng)，這就需要電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有就需要電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行四象限運(yùn)行的特性，的特性，也就是說，需要也就是說，需要可逆的調(diào)速系統(tǒng)可逆的調(diào)速系統(tǒng)。問題的提出（續(xù)）問題的提出（續(xù)）可逆電力電子線路可逆電力電子線路直流電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)向的手

2、段：直流電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)向的手段：改變電樞端外供電源的極性改變電樞端外供電源的極性改變勵(lì)磁電壓的極性改變勵(lì)磁電壓的極性直流電機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)的電路解決方案：直流電機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)的電路解決方案：圖4-1 調(diào)速系統(tǒng)的四象限運(yùn)行4.1直流直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)可逆調(diào)速系統(tǒng)nPWM變換器電路有多種形式，可分為不可逆變換器電路有多種形式，可分為不可逆與可逆兩大類，與可逆兩大類，n還有一種帶制動(dòng)電流通路的不可逆還有一種帶制動(dòng)電流通路的不可逆PWM-直流直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其電流能夠反向。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其電流能夠反向。n如果要求轉(zhuǎn)速反向，需要改變?nèi)绻筠D(zhuǎn)速反向，需要改變PWM變換器輸變換器輸出電壓的正負(fù)極性，使得直流電動(dòng)機(jī)可

3、以在出電壓的正負(fù)極性，使得直流電動(dòng)機(jī)可以在四象限中運(yùn)行。四象限中運(yùn)行。4.1.1 橋式可逆橋式可逆PWM變換器變換器 可逆可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式（亦稱用的是橋式（亦稱H型）電路，如圖型）電路，如圖1-20所示。所示。 其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，這里只著重分析最常用的雙極式控制的多種，這里只著重分析最常用的雙極式控制的可逆可逆PWM變換器。變換器。能讓電動(dòng)機(jī)作雙向電動(dòng)運(yùn)行的能讓電動(dòng)機(jī)作雙向電動(dòng)運(yùn)行的PWM變換器變換器+UsUg4M+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1V

4、T2VT4VT3132AB4MVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4橋式可逆橋式可逆PWM變換器變換器n H形主電路結(jié)構(gòu)形主電路結(jié)構(gòu)控制要求：控制要求： Ug1（Ug4）= Ug2（Ug3）n 雙極式控制方式雙極式控制方式（1 1）正向電動(dòng)運(yùn)行）正向電動(dòng)運(yùn)行運(yùn)行條件：運(yùn)行條件： Ug1正脈沖寬度正脈沖寬度 Ug1負(fù)脈沖寬度負(fù)脈沖寬度電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)： 電樞端平均電壓電樞端平均電壓Ud En第1階段，在 0 t ton 期間， Ug1 、 Ug4為正， VT1 、 VT4導(dǎo)通， Ug2 、 Ug3為負(fù)，VT2 、 VT3截止，電流 id 沿回路1流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = +Us

5、；n第2階段，在ton t T期間， Ug1 、 Ug4為負(fù)， VT1 、 VT4截止， VD2 、 VD3續(xù)流， 并鉗位使VT2 、 VT3保持截止，電流 id 沿回路2流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = Us ；+UsUg4M+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT312ABMVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4橋式可逆橋式可逆PWM變換器變換器n H形主電路結(jié)構(gòu)形主電路結(jié)構(gòu)控制要求：控制要求： Ug1（Ug4）= Ug2（Ug3）正向電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的輸出波形正向電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的輸出波形U, iUdEid+UsttonT0-UsOb) 正向電動(dòng)運(yùn)行波形（2 2

6、）正向制動(dòng)運(yùn)行（繼正向電動(dòng)后）正向制動(dòng)運(yùn)行（繼正向電動(dòng)后）運(yùn)行條件：運(yùn)行條件： Ug1正脈沖寬度正脈沖寬度 Ug1負(fù)脈沖寬度負(fù)脈沖寬度電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)： 電樞端平均電壓電樞端平均電壓Ud En第1階段，在 0 t ton 期間， Ug2 、 Ug3為負(fù)，VT2 、 VT3截止， VD1 、 VD4 續(xù)流，并鉗位使 VT1 、 VT4截止，電流 id 沿回路4流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = +Us ；n第2階段，在ton t T 期間， Ug2 、 Ug3 為正， VT2 、 VT3導(dǎo)通， Ug1 、 Ug4為負(fù)，使VT1 、 VT4保持截止，電流 id 沿回路3流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB =

7、 Us ；n H形主電路結(jié)構(gòu)形主電路結(jié)構(gòu)控制要求：控制要求： Ug1（Ug4）= Ug2（Ug3）+UsUg4M+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT33AB4MVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4橋式可逆橋式可逆PWM變換器變換器n H形主電路結(jié)構(gòu)形主電路結(jié)構(gòu)控制要求：控制要求： Ug1（Ug4）= Ug2（Ug3）正向制動(dòng)時(shí)的輸出波形正向制動(dòng)時(shí)的輸出波形U, iUdEid+UsttonT0-UsOc) 反向電動(dòng)運(yùn)行波形（1）反向電動(dòng)運(yùn)行）反向電動(dòng)運(yùn)行運(yùn)行條件：運(yùn)行條件： Ug2正脈沖寬度正脈沖寬度 Ug2負(fù)脈沖寬度負(fù)脈沖寬度電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)： 電樞端

8、平均電壓電樞端平均電壓Ud E（2）反向制動(dòng)運(yùn)行（繼反向電動(dòng)后）反向制動(dòng)運(yùn)行（繼反向電動(dòng)后）運(yùn)行條件：運(yùn)行條件： Ug2正脈沖寬度正脈沖寬度 Ug2負(fù)脈沖寬度負(fù)脈沖寬度電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)： 電樞端平均電壓電樞端平均電壓Ud E同理，可分析反向電動(dòng)和反向制動(dòng)運(yùn)行的情況同理，可分析反向電動(dòng)和反向制動(dòng)運(yùn)行的情況n 輸出平均電壓計(jì)算輸出平均電壓計(jì)算 雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為 如果占空比和電壓系數(shù)的定義與不可逆變換器中相同，則在雙極式控制的可逆變換器中 = 2 1 注意：這里 的計(jì)算公式與不可逆變換器中的公 式就不一樣了。sonsonsond) 12(UTtUTtTUTtUn 調(diào)速范圍調(diào)速

9、范圍 調(diào)速時(shí)， 的可調(diào)范圍為01， 1 0.5時(shí)， 為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；n當(dāng) 0.5時(shí)， 為負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；n當(dāng) = 0.5時(shí)， = 0 ，電機(jī)停止。注注 意：意：當(dāng)電機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正當(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，電流也是交變的，負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，電流也是交變的，電樞端平均電壓。這個(gè)交變電流的平均值為零，電樞端平均電壓。這個(gè)交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩。不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩。平均電流為零，電機(jī)停轉(zhuǎn)，但瞬時(shí)電流存在，平均電流為零，電機(jī)停轉(zhuǎn)，但瞬時(shí)電流存在，產(chǎn)生電機(jī)的損耗，這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但它產(chǎn)生電機(jī)的損耗，這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但它也

10、有好處，在電機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從也有好處，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)，起著所謂而消除了正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用。的作用。n 性能評(píng)價(jià)雙極式控制的橋式可逆雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有下列優(yōu)點(diǎn)：變換器有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）電流一定連續(xù)；）電流一定連續(xù)；（2）可使電機(jī)在四象限運(yùn)行；）可使電機(jī)在四象限運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速平穩(wěn)性好，其調(diào)速范圍可達(dá)）低速平穩(wěn)性好，其調(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

11、較寬，有利）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。于保證器件的可靠導(dǎo)通。 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 由于采用脈寬調(diào)制，嚴(yán)格地說，即使在穩(wěn)態(tài)由于采用脈寬調(diào)制，嚴(yán)格地說，即使在穩(wěn)態(tài)情況下，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也都是脈情況下，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也都是脈動(dòng)的。所謂動(dòng)的。所謂穩(wěn)態(tài)，是指電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩與穩(wěn)態(tài)，是指電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)，機(jī)械特性是平均轉(zhuǎn)速，機(jī)械特性是平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩（電流）的關(guān)系。與平均轉(zhuǎn)矩（電流）的關(guān)系。 采用不同形式的采用不同形式的PWM變換器，系統(tǒng)的機(jī)械變換器，系統(tǒng)的機(jī)械特性也

12、不一樣。對(duì)于帶制動(dòng)電流通路的不可逆特性也不一樣。對(duì)于帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路和雙極式控制的可逆電路，電流的方向是電路和雙極式控制的可逆電路，電流的方向是可逆的，無論是重載還是輕載，電流波形都是可逆的，無論是重載還是輕載，電流波形都是連續(xù)的，因而機(jī)械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)在連續(xù)的，因而機(jī)械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)在就分析這種情況。就分析這種情況。 對(duì)于帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路，電壓平衡方程式分兩個(gè)階段 式中 R、L 電樞電路的電阻和電感。 n 帶制動(dòng)的不可逆電路電壓方程帶制動(dòng)的不可逆電路電壓方程EtiLRiUdddd s（0 t ton） EtiLRidd0dd（ton t T） 對(duì)于雙極式控

13、制的可逆電路，只在第二個(gè)方程中電源電壓由 0 改為 Us ，其他均不變。于是，電壓方程為EtiLRiUdddds( 0 t ton ) n 雙極式可逆電路電壓方程雙極式可逆電路電壓方程EtiLRiUdddds(ton t 90，Ud0為負(fù)，晶閘管裝置本身不能輸出電流，電機(jī)不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩提升重物，只有靠重物本身的重量下降，迫使電機(jī)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生反向的電動(dòng)勢(shì)-E。n當(dāng)|E|Ud0|時(shí)，產(chǎn)生Id，因而產(chǎn)生與提升重物同方向的轉(zhuǎn)矩，起制動(dòng)作用，使重物平穩(wěn)下降。n電動(dòng)機(jī)處于反轉(zhuǎn)制動(dòng)狀態(tài)，成為受重物拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)，將重物的位能轉(zhuǎn)化成電能，通過晶閘管裝置V回饋給電網(wǎng)，V則工作于有源逆變狀態(tài)，V-M系統(tǒng)運(yùn)行于第象限。

14、n- nIdTe提升放下機(jī)械特性機(jī)械特性n整流狀態(tài)： 電動(dòng)機(jī)工作于第1象限；n逆變狀態(tài)： 電動(dòng)機(jī)工作于第4象限。TL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)的整流和逆變現(xiàn)以正組晶閘管裝置整流和反組晶閘管裝現(xiàn)以正組晶閘管裝置整流和反組晶閘管裝置逆變?yōu)槔?，說明兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆置逆變?yōu)槔?，說明兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路的工作原理。線路的工作原理。MVRVF+-+R-+Ud0 fM+-nEVF-a)正組整流電動(dòng)運(yùn)行 a) 正組晶閘管裝置正組晶閘管裝置VF整流整流nVF處于整流狀態(tài)： 此時(shí)， f 90，Ud0f E， n 0 電機(jī)從電路吸收能量作電動(dòng)運(yùn)行。PIdb) 反組晶閘管裝置

15、反組晶閘管裝置VR逆變逆變 當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要回饋制動(dòng)時(shí)，由于電機(jī)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)反電動(dòng)勢(shì)的極性未變（轉(zhuǎn)速方向不變）勢(shì)的極性未變（轉(zhuǎn)速方向不變），要回饋電能，要回饋電能必須產(chǎn)生必須產(chǎn)生反向電流反向電流，而反向電流是不可能通過，而反向電流是不可能通過VFVF流通的。這時(shí)，可以利用控制電路切換到反流通的。這時(shí)，可以利用控制電路切換到反組晶閘管裝置組晶閘管裝置VRVR，并使它工作在逆變狀態(tài)。，并使它工作在逆變狀態(tài)。+-+-Ud0rRMnEVR-nVR處于逆變狀態(tài)： 此時(shí)，r 90，E |Ud0r|， n 0電樞輸出電能實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。電樞輸出電能實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。PId機(jī)械特性范圍機(jī)械特性

16、范圍Id-Idn反組逆變反組逆變回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)正組整流正組整流電動(dòng)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械特性運(yùn)行范圍 整流狀態(tài)：整流狀態(tài)： V-M系統(tǒng)工作在第一象限。 逆變狀態(tài)：逆變狀態(tài)： V-M系統(tǒng)工作在第二象限。n晶閘管裝置的平均理想空載輸出電壓Ud0為n定義逆變角=180-，則逆變電壓可改寫為coscossinmax00dmdUmUmUcosmax00ddUU （4-3）（4-4） 2V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流問題可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流問題n兩組晶閘管整流裝置同時(shí)工作時(shí)，便會(huì)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，稱作環(huán)流環(huán)流。n一般地說，環(huán)流對(duì)系統(tǒng)無益，徒然加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗

17、功率，環(huán)流太大時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶閘管損壞，因此必須予以抑制或消除。 圖4-10 反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流Id負(fù)載電流 Ic環(huán)流 Rrec整流裝置內(nèi)阻 Ra電樞電阻n如果讓正組VF和反組VR都處于整流狀態(tài)，兩組的直流平均電壓直流平均電壓正負(fù)相連，必然產(chǎn)生較大的直流直流平均環(huán)流平均環(huán)流。n如何防止直流平均環(huán)流？如何防止直流平均環(huán)流？應(yīng)該在正組處于整流狀態(tài)、Ud0f為正時(shí)，強(qiáng)迫讓反組處于逆變狀態(tài)，使Ud0r為負(fù)，且幅值與Ud0f相等，使逆變電壓Ud0r把整流電壓Ud0f頂住，則直流平均環(huán)流為零。 fdrdUU00n當(dāng)環(huán)流為零時(shí)，應(yīng)有 或 （4-5）n如果反組的控制角用逆變角表示，則 （4-6）n稱其為：

18、= 配合控制。為了更可靠地消除直流平均環(huán)為了更可靠地消除直流平均環(huán)流流，可采用 （4-7）fdfdUUcosmax00rdrdUUcosmax00frcoscos180frrfn為了實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)=配合控制，可將兩組晶閘管裝置的配合控制，可將兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在觸發(fā)脈沖零位都定在90。n當(dāng)控制電壓當(dāng)控制電壓 Uc= 0 時(shí)，使時(shí)，使 f = r = 90，此時(shí)此時(shí) Ud0f = Ud0r = 0 ，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。n增大控制電壓增大控制電壓Uc 移相時(shí)，只要使兩組觸發(fā)裝置移相時(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。的控制電壓大小相等符號(hào)相反就

19、可以了。圖4-7 配合控制移相特性 = 移相控制特性（續(xù)） - UcmUc90o rmin180o 0oUcm90o0o 180o fmin fmin rmin r fCTRCTFUc1一組晶閘管裝置處于整流狀態(tài)，另一組便處于逆變狀態(tài)一組晶閘管裝置處于整流狀態(tài)，另一組便處于逆變狀態(tài)逆變區(qū)逆變區(qū)整流區(qū)整流區(qū)圖4-11 配合控制電路GTF正組觸發(fā)裝置 GTR反組觸發(fā)裝置 AR反號(hào)器 是經(jīng)過反號(hào)器AR后獲得 cU圖4-14 配合控制的有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)原理框圖環(huán)流電抗器 平波電抗器 4.2.2 V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的控制可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的控制1 = 配合控制的有環(huán)流可逆配合控制的有環(huán)流可逆V-M

20、系統(tǒng)系統(tǒng) n在采用在采用=配合控制以后，消除了直流平均環(huán)流配合控制以后，消除了直流平均環(huán)流n由于整流與逆變電壓波形上的差異，仍會(huì)出現(xiàn)由于整流與逆變電壓波形上的差異，仍會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)電壓（瞬時(shí)電壓（ud0f -ud0r），從而產(chǎn)生），從而產(chǎn)生瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。n瞬時(shí)電壓差和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的大小因控制角的瞬時(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不同而異圖4-13 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)三相零式可逆線路三相零式可逆線路和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流回路 60rf60rf 60ffdu0(b)時(shí)整流電壓波形 60r120rrdu0(c)(時(shí)逆變電壓波形 )0ducpi(d

21、)瞬時(shí)電壓差和瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流波形 環(huán)流的分類環(huán)流的分類 （1）靜態(tài)環(huán)流：）靜態(tài)環(huán)流：兩組可逆線路在一定控制角下兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流。又分為兩類：時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流。又分為兩類：n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。均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。n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。仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。 環(huán)流的分類環(huán)流的分類

22、（續(xù)）（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流：）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。 這里，主要分析靜態(tài)環(huán)流的形成原因，并討論其控制方法和抑制措施。n直流平均環(huán)流可以用配合控制消除，而瞬時(shí)脈直流平均環(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。動(dòng)環(huán)流卻是自然存在的。n為了抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流，可在環(huán)流回路中串入為了抑制瞬時(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，或稱均衡電抗器。電抗器，叫做環(huán)流電抗器，或稱均衡電抗器。n在三相橋式反并聯(lián)可逆線路中，由于每一組橋在三相橋式反并聯(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)置四個(gè)環(huán)又有兩條并聯(lián)的環(huán)流通道，總共要設(shè)置四個(gè)環(huán)流電抗器

23、，另外還需要一個(gè)平波電抗器。流電抗器，另外還需要一個(gè)平波電抗器。n在在=配合控制下，負(fù)載電流可以迅速地從正配合控制下，負(fù)載電流可以迅速地從正向到反向（或從反向到正向）平滑過渡。向到反向（或從反向到正向）平滑過渡。n移相時(shí)，如果一組晶閘管裝置處于整流狀態(tài)，移相時(shí)，如果一組晶閘管裝置處于整流狀態(tài)，另一組便處于逆變狀態(tài)。實(shí)際上，這時(shí)逆變另一組便處于逆變狀態(tài)。實(shí)際上，這時(shí)逆變組除環(huán)流外并未流過負(fù)載電流，它只是處于組除環(huán)流外并未流過負(fù)載電流，它只是處于“待逆變狀態(tài)待逆變狀態(tài)。n只有在制動(dòng)時(shí)，當(dāng)發(fā)出信號(hào)改變控制角后，同只有在制動(dòng)時(shí)，當(dāng)發(fā)出信號(hào)改變控制角后，同時(shí)降低了時(shí)降低了u ud0fd0f和和u ud0

24、rd0r的幅值，一旦電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的幅值，一旦電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)E|E|u ud0fd0f|=|=|u ud0rd0r| |，整流組電流將被截止，逆變，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)。組才真正投入逆變工作，使電機(jī)產(chǎn)生回饋制動(dòng)。n當(dāng)逆變組工作時(shí)，另一組也是在等待著整流，當(dāng)逆變組工作時(shí)，另一組也是在等待著整流，可稱作處于可稱作處于“待整流狀態(tài)待整流狀態(tài)”。2邏輯控制的無環(huán)流可逆邏輯控制的無環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)系統(tǒng)n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)可逆系統(tǒng)中一組晶閘管工作時(shí)（不論是整流工作還是逆變工作），用邏輯關(guān)系控制使另一組處于完全封鎖狀態(tài)。圖4-15

25、邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理框圖DLC無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)，ZC零電流檢測(cè)環(huán)節(jié)n由于沒有環(huán)流，不用設(shè)置環(huán)流電抗器。由于沒有環(huán)流，不用設(shè)置環(huán)流電抗器。n仍保留平波電抗器仍保留平波電抗器 Ld ，以保證穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，以保證穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流波形連續(xù)。電流波形連續(xù)。n新增的關(guān)鍵部件是無環(huán)邏輯控制環(huán)節(jié)新增的關(guān)鍵部件是無環(huán)邏輯控制環(huán)節(jié)DLC，它按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)，指揮系統(tǒng)進(jìn)行正、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)切反組的自動(dòng)切換。換。邏輯切換的必要條件 nASR的輸出信號(hào)Ui*代表了轉(zhuǎn)矩方向，n反轉(zhuǎn)運(yùn)行和正轉(zhuǎn)制動(dòng)都需要電機(jī)產(chǎn)生負(fù)的轉(zhuǎn)矩，正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)制動(dòng)都需要電機(jī)產(chǎn)生正的轉(zhuǎn)矩，nUi*的極性恰好

26、反映了電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方向的變化。n采用Ui*作為邏輯控制環(huán)節(jié)的一個(gè)輸入信號(hào)，稱作“轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號(hào)”。 不要求！不要求！邏輯切換的充分條件 nUi*的極性已發(fā)生變化，表示了系統(tǒng)期望的轉(zhuǎn)矩極性，n在實(shí)際電流方向還未改變之前，仍須保持原先的開放和封鎖組別。n邏輯切換轉(zhuǎn)折點(diǎn)的特征是電流降低到零。因此要把電流到零信號(hào)作為邏輯控制環(huán)節(jié)的第二個(gè)輸入信號(hào)，稱作“零電流檢測(cè)信號(hào)”， 不要求！不要求！n由于主電流的實(shí)際波形是脈動(dòng)的，如果脈動(dòng)的主電流瞬時(shí)低于I0就立即發(fā)出零電流數(shù)字信號(hào)，實(shí)際上電流仍在連續(xù)地變化，突然封鎖觸發(fā)脈沖將產(chǎn)生逆變顛覆。 n在檢測(cè)到零電流信號(hào)后等待一段時(shí)間，若仍不見主電流再超過I0 ，說明電

27、流確已終止，再封鎖本組脈沖。n封鎖延時(shí)tabl 大約需要半個(gè)到一個(gè)脈波的時(shí)間。n在封鎖觸發(fā)脈沖后，已導(dǎo)通的晶閘管要過一段時(shí)間后才能關(guān)斷，再過一段時(shí)間才能恢復(fù)阻斷能力。如果在此以前就開放它組脈沖，仍有可能造成兩組晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，產(chǎn)生環(huán)流。 n開放延時(shí)時(shí)間 tdt ，一般應(yīng)大于一個(gè)波頭的時(shí)間不要求！不要求！n在邏輯控制環(huán)節(jié)的兩個(gè)輸出信號(hào)ublf和ublr之間必須有互相聯(lián)鎖的保護(hù)，決不允許出現(xiàn)兩組脈沖同時(shí)開放的狀態(tài)。n現(xiàn)在的邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)大多已經(jīng)用微機(jī)數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)。 圖4-16邏輯控制切換程序的流程圖不要求！不要求！ 4.2.3 轉(zhuǎn)速反向的過渡過程分析轉(zhuǎn)速反向的過渡過程分析圖4-4 在坐

28、標(biāo)系上表示的電動(dòng)機(jī)反向軌跡系統(tǒng)制動(dòng)過程的三個(gè)階段： (1) 本組逆變階段：從a點(diǎn)到b點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)正向電流衰減階段，VF組工作； (2) 它組整流階段：從b點(diǎn)到c點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)反向電流建立階段，VR組工作； (3) 它組逆變階段：從c點(diǎn)到d點(diǎn) ，電動(dòng)機(jī)恒值電流制動(dòng)階段，VR組工作。 如果是反向起動(dòng)，則從d點(diǎn)開始又一次地進(jìn)入起動(dòng)過程。見第見第4章章“制動(dòng)過程制動(dòng)過程”（補(bǔ)充）（補(bǔ)充） 4.2.3 轉(zhuǎn)速反向的過渡過程分析轉(zhuǎn)速反向的過渡過程分析系統(tǒng)制動(dòng)動(dòng)態(tài)過程系統(tǒng)制動(dòng)動(dòng)態(tài)過程 圖4-17 配合控制有環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)正向制動(dòng)過渡過程波形 1. 本組逆變階段(圖4-17中的階段 )n在正向制動(dòng)過程以前，電動(dòng)

29、機(jī)是處于正向電動(dòng)穩(wěn)定工作狀態(tài)，對(duì)照?qǐng)D4-14，由于ASR、ACR調(diào)節(jié)器的倒相作用，所以圖中參數(shù)的極性為：Un*(+) Ui*(-) Uc (+) 。nVF組是工作在整流狀態(tài)，稱它為本組；nVR組是工作在待逆變狀態(tài)，稱它為它組。n發(fā)出停車指令后，進(jìn)入電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過程中的正向電流衰減階段：Un*(=0) Un(-) Ui*(=U*im) Uc(=-Ucm) n本組VF組由整流狀態(tài)很快變成f=min的逆變狀態(tài)，n它組VR組由待逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)變成待整流狀態(tài)。n電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)E極性未變，迫使Id迅速下降，主電路電感迅速釋放儲(chǔ)能，企圖維持正向電流，n大部分能量通過本組回饋電網(wǎng)，所以稱作“本組逆變階段”。 rdfddUUEtIL00dd2它組整流階段（圖4-17中的階段 ）n當(dāng)主電路電流下降過零時(shí)，本組逆變終止，第階段結(jié)束，轉(zhuǎn)到它組VR工作，開始通過它組制動(dòng)。n當(dāng) 時(shí)，它組VR由“待整流”進(jìn)入整流，向主電路提供-Id。本組VF由“