運動控制--可逆弱磁控制的直流調速系統(tǒng)復習過程

1、首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件運動控制-可逆弱磁控制的直流調速系統(tǒng)首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件 前述章節(jié)討論的直流調速系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)特前述章節(jié)討論的直流調速系統(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。性，但不能施加反向電壓，無制動功能，不可逆。 生產系統(tǒng)要求正反轉、要求制動運行，要求機械特性生產系統(tǒng)要求正反轉、要求制動運行，要求機械特性在在4 4象限運行象限運行直流可逆調速系統(tǒng)。直流可逆調速系統(tǒng)。一、相控整流器一、相控整流器- -電動機的可逆系統(tǒng)：電動機的可逆系統(tǒng)： 1 1、單組單組晶閘管晶閘管V V實現電動機正反轉運行實現電動機正反轉運行：圖：圖

2、3-23-2卷揚機械。卷揚機械。 9090時：時：U Ud d為正，為正，U Ud0d0 E E，T Te e電動，電動，V V整流狀態(tài)，特性整流狀態(tài)，特性運行運行I I象限，電能象限，電能機械能（電網機械能（電網電動機），重物提升。電動機），重物提升。 9090時：時： U Ud d為負，感生反向為負，感生反向-E-E，位能位能電能，電能， V V逆逆變狀態(tài)，特性運行變狀態(tài)，特性運行IVIV象限，重物下降。象限，重物下降。 運行條件運行條件：外部外部條件：電動機拖動位能性負載；條件：電動機拖動位能性負載；內部內部條件：條件：控制角控制角在在minminmaxmax（一般（一般30301501

3、50）連續(xù)可調。）連續(xù)可調。首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件2 2、兩組晶閘管可控整流器反并聯可逆線路：、兩組晶閘管可控整流器反并聯可逆線路： 可逆運行模式：可逆運行模式：( ( 圖圖3-43-4） 產生正反兩個方向的產生正反兩個方向的I Id d, ,實現四象限運行實現四象限運行正組晶閘管裝置正組晶閘管裝置VFVF整流整流正向電動運行正向電動運行(I)(I)反組晶閘管裝置反組晶閘管裝置VRVR整流整流反向電動運行反向電動運行(III)(III)正組正組VFVF逆變逆變反向回饋制動反向回饋制動(IV)(IV)反組反組VRVR逆變逆變正向回饋制動正向回饋制動(II)(II)首頁上頁下頁末頁結

4、束運動控制系統(tǒng)課件3、V-M系統(tǒng)反并聯可逆線路的工作狀態(tài)：系統(tǒng)反并聯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V-M系統(tǒng)不僅用于可逆調速，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。首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件二、可逆二、可逆V-MV-M系統(tǒng)的環(huán)流系統(tǒng)的環(huán)流 環(huán)流環(huán)流：在一定條件下（：在一定條件下（兩組裝置的整流電壓同時出現）兩組裝置的整流電壓同時出現），會，會產生不流過負載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流。產生不流過負載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流。 原因原因：兩組晶閘管裝置的輸出存在電壓差。：兩組晶閘管裝置的輸出存在電壓差。

5、形式形式：直流平均環(huán)流；瞬時脈動環(huán)流：直流平均環(huán)流；瞬時脈動環(huán)流 圖圖3-5 3-5 反并聯可逆反并聯可逆V-MV-M系統(tǒng)中的環(huán)流系統(tǒng)中的環(huán)流首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件危害危害：環(huán)流對負載無益，加重晶閘管和變壓器的負擔，消：環(huán)流對負載無益，加重晶閘管和變壓器的負擔，消耗功率，環(huán)流太大時會導致晶閘管損壞，因此應該予以耗功率，環(huán)流太大時會導致晶閘管損壞，因此應該予以抑制或消除。抑制或消除。利用利用：合理地控制環(huán)流，保證晶閘管安全工作，即可利用：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載電流，使電動機在空載環(huán)流作為流過晶閘管的基本負載電流，使電動機在空載或輕載

6、時也能工作在晶閘管裝置的電流連續(xù)區(qū)，以避免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。電流斷續(xù)引起的非線性對系統(tǒng)性能的影響。1 1、直流平均環(huán)流、直流平均環(huán)流： （1 1）環(huán)流）環(huán)流IcIc的產生的產生：正組：正組VFVF和反組和反組VRVR都處于整流狀態(tài)，兩都處于整流狀態(tài)，兩組的直流平均電壓正負相連組的直流平均電壓正負相連, ,圖圖3-53-5。消除方法：。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閘管裝置工作無環(huán)流系統(tǒng)。無環(huán)流系統(tǒng)。* * 采用配合控制，當一組晶閘管

7、裝置工作在整流狀態(tài)時，采用配合控制，當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)流有脈動環(huán)流有環(huán)流系統(tǒng)。有環(huán)流系統(tǒng)。首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件（2 2）=配合控制配合控制： 正組正組VFVF整流時強迫反組整流時強迫反組VRVR逆變，且逆變，且U Udordor=-U=-Udofdof, ,使逆變電使逆變電壓把整流電壓頂住。壓把整流電壓頂住。 由由 U Udordor=-U=-Udof dof f f=r r I Ic c=0=0討論：討論：I I） =配合控制下，始終是一組整流裝置工作，另配

8、合控制下，始終是一組整流裝置工作，另一組不工作（一組不工作（“待待”工作狀態(tài)）；工作狀態(tài)）； IIII）兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在）兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在9090；即：；即： U Udordor=U=Udofdof=0=0時，時， = 90= 90 見圖見圖3-63-6 III III）工程上為更可靠消除直流平均電流，采用）工程上為更可靠消除直流平均電流，采用f f r r IV)IV) 逆變顛覆：晶閘管整流裝置在逆變狀態(tài)工作中由于逆變顛覆：晶閘管整流裝置在逆變狀態(tài)工作中由于逆變角逆變角太小而導致換流失敗的現象。太小而導致換流失敗的現象。 措施：最小逆變角措施：最小逆變角m

9、inmin限幅保護，對限幅保護，對角也實施角也實施minmin保護，通常取保護，通常取min min =minmin=30=30首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件（3） = = 配合控制電路配合控制電路 用同一個控制電壓用同一個控制電壓U UC C去控制兩組觸發(fā)裝置。去控制兩組觸發(fā)裝置。首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件（4 4） = = 配合控制的有環(huán)流可逆配合控制的有環(huán)流可逆V-MV-M系統(tǒng)系統(tǒng) = = 配合控制的有環(huán)流可逆配合控制的有環(huán)流可逆V-MV-M系統(tǒng)系統(tǒng)首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件2 2、瞬時脈動環(huán)流、瞬時脈動環(huán)流 由于整流與逆變電壓波形上的差異，會出現瞬時由于整流與

10、逆變電壓波形上的差異，會出現瞬時u udordor u udofdof的情況，這種因為瞬時電壓差而產生的環(huán)流叫瞬時脈動的情況，這種因為瞬時電壓差而產生的環(huán)流叫瞬時脈動環(huán)流。環(huán)流。 # # 自然存在：圖自然存在：圖3-83-8表示了三相零式可逆線路及瞬時脈動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。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。瞬時電壓差和瞬時脈動環(huán)流的大小因控制角不同而異。 瞬時電壓差瞬時電壓差u udodo=u=udordor- - u udofdof # # 靜態(tài)環(huán)流：直流平均環(huán)流和瞬時脈

11、動環(huán)流是在一定控靜態(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)定工作時出現的環(huán)流。制角上的穩(wěn)定工作時出現的環(huán)流。 # # 動態(tài)環(huán)流：可逆動態(tài)環(huán)流：可逆V-MV-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現的環(huán)流。系統(tǒng)處于過渡過程中出現的環(huán)流。首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件瞬時脈動環(huán)流的抑制瞬時脈動環(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，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，或稱均衡電抗器叫做環(huán)流電抗器，或稱均衡電抗器 。如圖。如圖3-93-9中的中的L Lc1c1、L Lc2c2、L Lc3c3、L Lc4c4。 環(huán)流電抗的大小可以按照把瞬時環(huán)流的直流

12、分量限制在環(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載額定電流的負載額定電流的510%510%來設計。來設計。首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件 三、無環(huán)流控制的可逆三、無環(huán)流控制的可逆V-MV-M系統(tǒng)系統(tǒng) 無環(huán)流控制的可逆無環(huán)流控制的可逆V-MV-M系統(tǒng)是指既沒有直流平均環(huán)流，系統(tǒng)是指既沒有直流平均環(huán)流，又沒有瞬時脈動環(huán)流的可逆調速系統(tǒng)。又沒有瞬時脈動環(huán)流的可逆調速系統(tǒng)。 按照實現無環(huán)流控制原理的不同，無環(huán)流按照實現無環(huán)流控制原理的不同，無環(huán)流V-MV-M可逆系統(tǒng)又可逆系統(tǒng)又分為兩類：分為兩類： （1 1）邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)： 當一組晶閘管工作時，用邏輯電路（硬件

13、）或邏輯算當一組晶閘管工作時，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)。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，沒有導通條件。封鎖狀態(tài)：整流裝置無觸發(fā)脈沖送入，沒有導通條件。 （2 2）錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)： 當無環(huán)流控制可逆系統(tǒng)的一組晶閘管整流時，另一組處當無環(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，避免于待逆變狀

14、態(tài)，而且兩組觸發(fā)脈沖的零位錯開的較遠，避免了瞬時脈動環(huán)流產生的可能性。了瞬時脈動環(huán)流產生的可能性。首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件 1 1、邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)組成及工作原理、邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)組成及工作原理： 圖圖3-123-12，基本部分與典型的轉速、電流雙閉環(huán)相同。區(qū)別，基本部分與典型的轉速、電流雙閉環(huán)相同。區(qū)別： （1 1）不設置環(huán)流電抗器；）不設置環(huán)流電抗器； （2 2）保留平波電抗器）保留平波電抗器L Ld d； （3 3）為正反向電流環(huán)分別設置電流調節(jié)器：）為正反向電流環(huán)分別設置電流調節(jié)器：1ACR1ACR控制正組控制正組GTFGTF，2ACR2ACR控制反組控制反組GTFGT

15、F； （4 4）新增無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)）新增無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLCDLC。 2 2、無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)、無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLCDLC： 任務：當需要切換到正組晶閘管任務：當需要切換到正組晶閘管VFVF工作時，輸出工作時，輸出U Ublfblf, ,封封鎖反組觸發(fā)脈沖而開放正組觸發(fā)脈沖；當需要切換到反組鎖反組觸發(fā)脈沖而開放正組觸發(fā)脈沖；當需要切換到反組VRVR工作時，輸出工作時，輸出U Ublrblr, ,封鎖正組而開放反組。封鎖正組而開放反組。首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件四、四、 PWMPWM可逆直流調速系統(tǒng)可逆直流調速系統(tǒng) 1 1、 PWMPWM可逆直流調速系統(tǒng)系統(tǒng)組成：可逆直流

16、調速系統(tǒng)系統(tǒng)組成： 圖圖3-153-15。 直流直流PWMPWM變換器變換器- -電動機系統(tǒng)的特有的電能回饋問題：制電動機系統(tǒng)的特有的電能回饋問題：制動時會產生泵升電壓。動時會產生泵升電壓。 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，只能向濾波電容充電，形成泵升電壓。交流電網，只能向濾波電容充電，形成泵升電壓。 措施措施：（：（1 1）大電容：幾千微法；）大電容：幾千微法； （2 2）能量釋放回路：當）能量釋放回路：當PWMPWM控制器檢測到泵升電控制器檢測到泵升電壓高于規(guī)定值時，開關器件壓高于規(guī)定值時，開關器件VTVTb b導通

17、，令制動過程中儲存在導通，令制動過程中儲存在C C中的電場能量以銅耗的形式消耗在放電電阻中的電場能量以銅耗的形式消耗在放電電阻R Rb b中。中。 # # 形式上的回饋制動過程，實際上的能耗制動過程形式上的回饋制動過程，實際上的能耗制動過程 首頁上頁下頁末頁結束運動控制系統(tǒng)課件2 2、單片機控制的、單片機控制的PWMPWM可逆直流調速系統(tǒng)可逆直流調速系統(tǒng) 圖圖3-163-16。特點。特點： （1 1）故障檢測功能：電壓、電流、溫度等多個檢測接口，）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；報警，及時處理； （2 2）數字控制器：系統(tǒng)的核心。）數字控制器：系統(tǒng)的核心。 （3 3）控制軟件：采用轉速、電流雙閉環(huán)控制，內環(huán)采樣）控制軟件：采用轉速、電流雙閉環(huán)控制，內環(huán)采樣周期小于外環(huán)采樣周期；周期小于外環(huán)采樣周期