直流傳動系統(tǒng)

第6章直流傳動系統(tǒng)6.1直流電動機的調(diào)速系統(tǒng)直流電動機的機械特性方程式為式中n?-—理想空載轉(zhuǎn)速，an=H/C。U—-加在電樞回路上的電壓；φ——電動機磁通；R?—電動機電樞回路的電阻；C,——轉(zhuǎn)矩常數(shù)；T——電動機轉(zhuǎn)矩。由式(6-1)時知，改變R、!及①中的任何一個參數(shù)，都可以改變電動機的機械特性，從而對電動機進行調(diào)速。6.1.1.1改變電樞回路電阻調(diào)速從式(6-1)可知，當(dāng)電樞回路串聯(lián)附加電阻R時(見圖6-1),其特性方程式變?yōu)槭街蠷?——電動機電樞電陽；R——電樞剛路串聯(lián)的附加電阻。即電動機電樞回路中串聯(lián)附加電阻時，特性的斜率增加。在一定負載轉(zhuǎn)矩下，電動機的轉(zhuǎn)速下降增加，因而電動機的實際轉(zhuǎn)速降低了。圖6-1所示為附加電阻值不同時的一組特殊392電氣傳動自動化技術(shù)手冊曲線。如果負載轉(zhuǎn)矩T:為常數(shù)，則式(6-3)表明了控制量R與被控制量n之間的關(guān)系，其調(diào)速特性見圖6-2:由圖6-2可知，當(dāng)R=0時，電動機工作在額定轉(zhuǎn)速n、(當(dāng)外加電壓及勵磁電流均為額定值時);當(dāng)R=R,時，轉(zhuǎn)速為這時當(dāng)R>R?時，轉(zhuǎn)速變?yōu)樨撝担措妱訖C將要反轉(zhuǎn)，這種情況稱為負載倒拉反轉(zhuǎn)制動(如為了平穩(wěn)而緩慢地下放重物),這時可以加大R、使電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩小于T,電動機減速，直到停止、在重物的作用下，電動機叉反向轉(zhuǎn)動，重物以低速下放。但要注意，這時不能斷開電動機的電源，否則山于沒有電動機的制動轉(zhuǎn)矩，會使重物越降越快，容易發(fā)生事故。用這種方法調(diào)速，因其機械特性變軟，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速受負載的影響較大，輕載時達不到調(diào)速的口的，重載時還會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)；而且在串聯(lián)電阻中流過的是電樞電流，長期運行損耗也大，電樞回路串電阻的調(diào)速方法，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，并月只能在需要向下調(diào)速時使用。在工業(yè)生產(chǎn)中，小容量時，可出聯(lián)一臺手動或電動變阻器來調(diào)速；容量較大時，多用繼電器·接觸器系統(tǒng)來切換電樞中聯(lián)電阻，故屬于有級調(diào)速。6.1.1.2改變電樞電壓調(diào)速當(dāng)改變電樞電壓時，理想空載轉(zhuǎn)速n?也將改變，但機械特性的斜率不變，這時機械特性式中”----改變后的電樞電壓；其特性曲線是一族以U'為參數(shù)的平行直線，見圖6-3.山圖6-3可見，在整個調(diào)速范圍內(nèi)均有較大的硬度，在允許的轉(zhuǎn)速變化率范圍內(nèi)，可獲得較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方式的調(diào)速范圍較寬、一般可達10～12,如果采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)速范圍可達兒有至兒千。改變電樞電壓調(diào)速方式屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，并在空載或負載第6章直流傳動系統(tǒng)393轉(zhuǎn)矩時也能得到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，通過電壓正反向變化，還能使電動機平滑地起動和四個象限工作，實現(xiàn)回饋制動。這種調(diào)速方式控制功率較小，效率較高，配上各種調(diào)節(jié)器可組成性能指標(biāo)較高的調(diào)速系統(tǒng)，因而在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。為了改變電動機的電樞電壓，需要有獨立的可調(diào)壓的電源，一般采用的有直流發(fā)電機、晶閘管變流器和由各種電力電子器件構(gòu)成的直流電源等，各種方案的比較見表6-1。電動機-發(fā)電機織(旋轉(zhuǎn)變流的剛管原動機可用同步電機、繞線轉(zhuǎn)機、電機擴大機、磁放大器和晶閘管勵磁裝置等?？刂品绞接欣^電器-接觸器、磁放大器和半導(dǎo)體裝置、平波電抗器和半導(dǎo)體控制裝置等有緩沖作用，帶同步電機的機織能提供無功功低，噪聲、振動大。繼電器-接觸器和電機擴效率高，噪盧、振動小，控制功率小，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)指標(biāo)好。但輸出電流有脈動，深電感電容及半導(dǎo)體控制裝置等電動車輛硅整流器改變交流發(fā)電機電壓，經(jīng)硅整流裝置整流得到可變直流電壓，用于電動輪車等獨立電源場合交流調(diào)壓器硅整效率高，喋聲、振動小，輸出電流脈動較小，比晶閘管供電功率因數(shù)有改善，但實現(xiàn)自(<15kW)手動開環(huán)控制場合紅[電機或品間管變流裝置及相應(yīng)的394電氣傳動自動化技術(shù)手冊6.1.1.3改變磁通調(diào)速在電動機勵磁回路中，改變其串聯(lián)電阻R;的大小(見圖6-4a)或采用專門的勵磁調(diào)節(jié)器來控制勵磁電壓(見圖6-4h),都可以改變勵磁電流和磁通。這時電動機的電樞電壓通常保持為額定值Ux,因為所以，理想空載轉(zhuǎn)速[U?/(C,φ)】與磁通(φ)成反比；電動機機械特性的斜率與磁通的二次方成反比。此時，轉(zhuǎn)矩和電流與轉(zhuǎn)速的關(guān)系見圖6-5ca)勵磁同路串聯(lián)電阻調(diào)速b)用放大器控制勵磁電壓調(diào)速在調(diào)速過程中，為使電動機容量得到充分利用，應(yīng)該使電樞電流一直保持在額定電流Ix不變，見圖6-5b中垂直虛線。這時，磁通與轉(zhuǎn)速成雙曲線關(guān)系，Φα11n,即Tαl/n,(見圖6-5a中的虛線)。在虛線左邊各點工作時，電動機沒有得到充分利用；在虛線右邊各點工作時，電動機過載，不能長期工作。因此，改變磁通調(diào)速適合于帶恒功率負載，即為恒功率調(diào)速。采用改變勵磁進行調(diào)速時，在高速下由于電樞電流去磁作用增大，使轉(zhuǎn)速特性變得不穩(wěn)定，換向性能也會下降。因此，采用這種方法的調(diào)速范圍很有限。無換向極電動機的調(diào)速范圍為基速的1.5倍左右，有換向極電動機的調(diào)速范圍為基速的3～4倍，有補償繞組電動機的調(diào)速范圍為基速的4~5倍。三種調(diào)速方式的性能比較見表6-2。范圍效率改變電阻電阻器無白動調(diào)節(jié)能力低改變電電動機-發(fā)擴大機(磁放大器)小好60%~器品鬧管變流器小好好(脈沖調(diào)制)IGBT或晶閘管開j小好好80%~收變磁通差電機擴人機或磁晶閘管變流器好好6.1.2發(fā)電機-電動機組調(diào)速系統(tǒng)直流發(fā)電機-直流電動機組成的調(diào)速系統(tǒng)，見閣6-6。電樞主回路由-臺直流發(fā)電機對一臺直流電動機供電，電動機速度連續(xù)可調(diào)，并且在電動機額定電樞電壓以下，靠調(diào)整發(fā)電機輸出端電壓(調(diào)壓調(diào)速)來調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速，當(dāng)電動機電壓達到額定值以后，靠減弱電動機勵磁電流，電動機升速一直達到電動機(最高額定轉(zhuǎn)速)。近年來，在發(fā)電機勵磁和電動機勵磁回路中，多采用晶閘管變流器傳動方案，用控制兩套晶閘管裝置輸出電壓分別改變發(fā)電機輸出電壓和電動機勵磁電流，實現(xiàn)速度控制，對于需要正/反轉(zhuǎn)的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，通常發(fā)電機勵磁晶閘管裝置為雙向可逆裝置，而電動機晶閘管裝置為單向不可逆裝置?？刂葡到y(tǒng)的組成參見圖6-9,它包括：1.發(fā)電機勵磁電流控制通過改變發(fā)電機勵磁電流實現(xiàn)發(fā)電機輸出電壓可調(diào)，控制系統(tǒng)一般為帶發(fā)電機勵磁電流反饋的閉環(huán)控制，發(fā)電機勵磁電流調(diào)節(jié)器一般為PI調(diào)節(jié)器。2.電樞電流控制用于實現(xiàn)對傳動直流電動機的轉(zhuǎn)矩控制，優(yōu)化控制系統(tǒng)特性，實現(xiàn)直流傳動系統(tǒng)電樞電流的快速響應(yīng)，及對發(fā)電機-電動機電樞主電路電樞電流限制；減緩電流沖擊和過載保護。通常控制系統(tǒng)為電樞電流閉環(huán)，采用電樞電流反饋，帶有電樞電流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器帶有限幅，限幅值設(shè)定依據(jù)電動機或工藝允許的最大過載倍數(shù)，調(diào)節(jié)器為PI396電氣傳動自動化技術(shù)手冊3.電動機速度控制用于可逆速度調(diào)節(jié)，實現(xiàn)可逆無級調(diào)速，對轉(zhuǎn)速控制要求高的系統(tǒng)，采用速度閉環(huán)控制，帶測速發(fā)電機(或脈沖傳感器)速度反饋和閉環(huán)控制，對-·般控制系統(tǒng)亦可以采用檢測電動機端電壓的電壓反饋閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器。4.電動機勵磁控制用于實現(xiàn)對電動機勵磁電流的閉環(huán)恒流控制，當(dāng)電動機繞組溫度變化時，改變晶閘管輸出電壓，維持電動機勵磁電流不變，還可以通過調(diào)節(jié)電動機勵磁晶閘管裝置輸出電流，實現(xiàn)調(diào)磁控制。其中電動機勵磁電流通常采用帶反饋的閉環(huán)控制，電動機勵磁電流調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器。5.零電壓控制在實際情況下，直流發(fā)電機存在剩磁電壓，即直流發(fā)電機不加勵磁條件下(ip=0),由于發(fā)電機磁極的剩磁作用，發(fā)電機轉(zhuǎn)子在原動機帶動下恒速旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機電樞產(chǎn)生端電壓(剩磁電壓一般為額定電壓的2%～5%),造成系統(tǒng)停機后電動機爬行，爬行速度過高影響系統(tǒng)運行。消除爬行的方法，通常是在停機或速度同零后，系統(tǒng)被設(shè)置為電壓主反饋，通過檢測剩磁電壓和電壓調(diào)節(jié)器，抑制發(fā)電機電壓，消除爬行現(xiàn)象，這一點在發(fā)電機-電動機組傳動系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)該考慮。6.勵磁電壓的強迫倍數(shù)通常的直流發(fā)電機或直流電動機勵磁繞組存在較大的電感，因而造成勵磁變化過程的延緩，影響到系統(tǒng)調(diào)節(jié)的快速性，通常的辦法是在勵磁晶閘管變流裝置的設(shè)計考慮適當(dāng)?shù)膹妱?，即晶閘管裝置的額定輸出電壓往往為發(fā)電機(或電動機)勵磁繞組額定電壓的數(shù)倍，以加快勵磁電流i,的變化過程，見圖6-7。在加快作用下，勵磁電流達到額定值所需時間為式中T;——勵磁回路時間常數(shù)。t?/T;與α的關(guān)系見圖6-8。一般α最大取3~4,a再大其效果并不顯落。Q圖6-7強勵加快的過渡過程圖6-8t?/T,與a的關(guān)系曲線實現(xiàn)上述的控制功能，早期多采用晶體管分立器件的模擬控制，由于電路復(fù)雜和裝置易受環(huán)境變化影響(如環(huán)境溫度變化),控制性能低、穩(wěn)定性差，目前有些系統(tǒng)被微機數(shù)字控制取代，但總體來說，出于直流發(fā)電機及拖動發(fā)電機的原動機的存在，造成整體效率低，對環(huán)境有污染，不利于節(jié)水、節(jié)電等，并且隨著大功率電力電子設(shè)備的出現(xiàn)和發(fā)展，促使大功率晶閘管變流裝置成本的不斷下降，直流發(fā)電機-電動機組方案，已逐步被取代。采用晶閘管勵磁的直流發(fā)電機-電動機組傳動方案見圖6-9。第6章直流傳動系統(tǒng)3976.1.3.1基本工作原理及電路結(jié)構(gòu)斬波器是一種采用電力電子開關(guān)的調(diào)速系統(tǒng)。它能從恒定的直流電源產(chǎn)生出經(jīng)過斬波的可變直流電壓，從而達到調(diào)速的月的。1.降壓斬波器圖6-10示出了一個簡單的降壓斬波器調(diào)速系統(tǒng)電路和斬波后的電壓波電抗器。在t期間內(nèi)，UCH導(dǎo)通，電源E和直流電動機M接通；在t期間內(nèi)，UCH關(guān)斷，電動機電樞電流I經(jīng)VD流通。加在電動機M上的平均電壓為a)398電氣傳動自動化技術(shù)手冊U——恒壓電源電爪值；由式(6-7)可知，改變k就可以改變Uw,從而進行調(diào)速。k的改變可以有以下兩種方(1)恒頻系統(tǒng)(2)變頻系統(tǒng)T保持不變(即頻率不變),只改變t,即脈寬調(diào)制(PWM)方式。改變T(即改變頻率),但同時保持t不變或者保持t不變，即頻率調(diào)制變頻系統(tǒng)的頻率變化范圍必須與調(diào)壓(即調(diào)速)范圍相適應(yīng)。因而在調(diào)壓范圍較大時，頻率變化范圍也必須大，這就給濾波器的設(shè)計帶來困難，同時對信號傳輸和通信的干擾可能性也加大。另外，在輸出電壓很低時，其頻率也低，較長的關(guān)斷時間容易使電動機電流斷續(xù)。所以，斬波器調(diào)速應(yīng)優(yōu)先選用恒頻系統(tǒng)。2.升壓斬波器其基本電路見圖6-1la,電流波形見圖6-11b,輸出特性見圖6-11c。b)ka)電路b)波形c)輸出特性在t?時間里，開關(guān)S接通，于是有將上式積分，得電感上的峰-峰脈動電流為在t?時間間隔里，開關(guān)S斷開，且輸出電壓保持恒定的V。,于是有考慮式(6-8),則得由式(6-9)可知，隨著k的增加，輸出電壓將超過電源電壓Uac當(dāng)k=0時，輸出電壓第6章直流傳動系統(tǒng)399為U?;當(dāng)k→1時，輸出電壓將變得非常大，見圖6-11c。利用升壓斬波電路可以實現(xiàn)兩個直流電壓源之間的能量交換，見圖6-12a。該電路工作于兩種模式，如圖6-12b等值電路所示。(1)工作模式1(S接通)所以式中，1.為工作模式1時的初始電流。在這期間，電感中電流必須上升，故必要條件為(2)工作模式2(S斷開)所以式中，I?為工作模式2時的初始電流。在這期間，電感中電流必須下降，故其必要條件為若式(6-11)不被滿足，則電流將繼續(xù)上升，直到破壞為止。考慮式(6-10)和式(6-11)的條件，則有式(6-12)表示，若E為固定的直流電源，U?為不斷下降的直流電動機的電壓，則通過適當(dāng)?shù)目刂?，就能把電動機中的能量反饋到固定的直流電源，實現(xiàn)直流電動機的再生制動。利用上述兩種基本電路的思想就可以構(gòu)成運行于各種象限的斬波電路結(jié)構(gòu)，見表6-3。6.1.3.2可逆斬波電路在直流電動機的斬波控制中，常常需要使電動機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、電動運行和再生制動。上述降壓斬波器是在第1象限工作，而升壓斬波器則在第2象限工作。在從電動狀態(tài)到再生制動狀態(tài)切換時，可以通過改變電路聯(lián)結(jié)方式來實現(xiàn)，但在要求快速響應(yīng)的情況下，就需要用門極信號平穩(wěn)地從電動過渡到再生，使電壓和電流都是可逆的，復(fù)合斬波器是將基本的降壓和升壓斬波器組合起來，組成在兩象限工.作的電流可逆斬波器，或能夠在四象限工作的橋式可逆斬波器。400電氣傳動自動化技術(shù)手冊44型式r*-?+EEEoUUF四象限EllU1.電流可逆斬波電路圖6-13a給出了電流可逆斬波電路的原理圖。在該電路中，V1和VD1構(gòu)成降壓斬波電路，由電源向直流電動機供電，電動機為電動運行，工作于第1象限V2和VD2構(gòu)成升爪斬波電路，把直流電動機的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電動機作再生制動運行，工作于第2象限。需要注意的是，若V1和V2同時導(dǎo)通，將導(dǎo)致電源短路，進而會損壞電路中的開關(guān)器件或電源，因此必須防止出現(xiàn)這種情況。當(dāng)電路只作降壓斬波器運行時，V2和VD2總處于斷態(tài)；只作升壓斬波器運行時，則v1和VD1總處于斷態(tài)。兩種工作情況與前面討論過的完全一樣。此外該電路還有第3種工作方式，即在一個周期內(nèi)，交替地作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作。在這種工作方式下，當(dāng)降壓斬波電路或升壓斬波電路的電流斷續(xù)而為零時，使另一個斬波電路工作，讓電流反方向流過，這樣電動機電樞回路總有電流流過。例如，當(dāng)降壓斬波電路的V1關(guān)斷后，由于積蓄的能量少，經(jīng)一段時間，電抗器L的儲能即釋放完畢，電樞電流為零。這時使V2導(dǎo)通，由于電動機反電動勢EW的作用使電樞電流反向流過，電抗器L積蓄能量。待V2關(guān)斷后，由于L積蓄的能量和E,共同作用，使VD2導(dǎo)通，向電源反送能量。當(dāng)反向電流變?yōu)榱?，?,積蓄的能量釋放完畢時，再次使V1導(dǎo)通，義有正向電流流通，如此循環(huán)，兩個斬波電路交替工作。第6章直流傳動系統(tǒng)401圖6-13b給出的就是這種工作方式下的輸出電壓、電流波形，圖中在負載電流i。的波形上還標(biāo)出了流過各器件的電流。圖6-13電流可逆斬波電路及其波形2.橋式可逆斬波電路電流可逆斬波電路雖可使電動機的電樞電流叮逆，實現(xiàn)電動機的兩象限運行，但其所能提供的電壓極性是單向的。當(dāng)需要電動機進行正、反轉(zhuǎn)以及可電動又可制動的場合，就必須將兩個電流可逆斬波電路組合起來，分別向電動機提供正向和反向電壓，這就組成為圖6-14所示的橋式可逆斬波電路。當(dāng)使V4保持通態(tài)時，該斬波電路等效為圖6-13μ所示的電流可逆斬波電路，向電動機提供正電壓，可使電動機工.作于第1、2象限，即正轉(zhuǎn)電動和正轉(zhuǎn)再生制動狀態(tài)。此時，需防It:V3的導(dǎo)通造成電源短路。圖6-14橋式可逆斬波電路當(dāng)使V2保持為通態(tài)時，于是V3、圖6-14橋式可逆斬波電路和V4、VD4等效為又…組電流可逆斬波電路，向電動機提供負電壓，可使電動機工作于第3、4象限。其中V3和VD3構(gòu)成降壓斬波電路，向電動機供電，使其工作于第3象限即反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，而V4和VD4構(gòu)成升壓斬波電路，可使電動機工作于第4象限即反轉(zhuǎn)再生制動狀態(tài)，此時也同樣不能讓V,導(dǎo)通，以防電源短為了能清楚地理解斬波器輸入端設(shè)置濾波器的必要性，可假定斬波器為理想開關(guān)(見圖6-15a),負載電流為恒定值。當(dāng)接通斬波器時，輸入電流i等于電動機電流i。。當(dāng)斬波器關(guān)斷時，負載電流i,通過續(xù)流一極管繼續(xù)流通，電源端輸人電流等于零，所以電源輸入電流為方脈沖波，見圖6-15b。圖6-15基本斬波器輸入電流波形402電氣傳動自動化技術(shù)手冊若電源輸入電流平均值為1.則在無損系統(tǒng)中應(yīng)有Ff=kEI,由式(6-13)可知，若k<1,則電源輸入電流平均值1小于負載電流平均值1。但斬波器接通時，輸人電流值總是與負載電流相等，所以電源必須提供大的峰值功率；且電源電流中的諧波將產(chǎn)生詐多不利的影響，諸如諧波發(fā)熱、信號干擾以及電源電壓波動和畸變。為消除這些不利的影響，應(yīng)在電源輸入端加濾波器。b)b)a)電路1)等值電路在斬波器輸入端加電容濾波器(見6-16a).可使電源輸人電流變得平緩，即脈動幅度減小，這時斬波器工作所需的脈動電流由電容器提供。但要得到像圖6-16b那樣完全無脈動的輸入電流，則需無窮大的電容。為了減少輸入電容的數(shù)值又達到相同的濾波效果，則可采用LC濾波.見圖6-17a所示。根據(jù)其等效電路(見圖6-17b),則可得到電源輸入端的h次諧波電流的有數(shù)值表達式為式中h——諧波的次數(shù)；X,=2πfcL將式(6-15)和式(6-16)代入式(6-14)得第6章直流傳動系統(tǒng)403式中I-…斬波器電流的h次諧波有效值；fn—斬波器的工作頻率(斬波頻率);f:——LC的諧振頻率，f,=1/(2π√zC)。式(6-17)表明，f.同fa不能柑等，否則將產(chǎn)生諧振，引起大的諧振電流。其中最危險的情況發(fā)生在n=1、f.=fu條件下。為了避免這種諧振現(xiàn)象，通常要求在這樣的條件下，電源的諧波電流可近似為由式(6-19)可知，可以有以下方法來降低電源輸入端的諧波電流：(1)提高斬波頻率fu;(2)降低LC的諧振頻率f,;(3)減少斬波器中的電流脈動幅值，提高fu,可以采用新型場控器件。然而降低f.卻帶米濾波器尺寸的增大。減少斬波器中的電流脈動幅值，可采用多個斬波器錯位并聯(lián)的辦法。若將兩個或多個斬波器并聯(lián)，而且彼此錯開相位，則能降低整體斬波器的脈動電流幅值，并增加其脈動頻率。其結(jié)果是電源輸人端諧波電流顯著減小。6.1.4.1電樞回路晶閘管不可逆系統(tǒng)1.電樞調(diào)壓控制典型的品閘管變流器控制的直流電動機不可逆調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)見圖6-13。系統(tǒng)中包括兩個環(huán)，內(nèi)環(huán)是電流控制環(huán)，外環(huán)是轉(zhuǎn)速控制環(huán)。每個環(huán)都含有一個調(diào)節(jié)器(速度調(diào)節(jié)器ASR及電流調(diào)節(jié)器ACR),它們是比例積分(PI)環(huán)節(jié)或比例積分微分(PID)環(huán)節(jié)，用米改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，以及綜合輸入和反饋信號。當(dāng)電網(wǎng)或電動機負載發(fā)生變化或有其他擾動時，通過轉(zhuǎn)速控制環(huán)，系統(tǒng)能起自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的作用。電流控制環(huán)在系統(tǒng)中是一個從屬環(huán)。速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定值，速度調(diào)節(jié)器輸出的最大值，通常與系統(tǒng)允許的最大工.作電流值相適應(yīng)。從而在突加給定時，起動電流保持在最大值，并使系統(tǒng)有最大的加速度，起動時間最短。由于電流控制環(huán)中不包括電動機機械慣量(大時間常數(shù)的積分RRMC]一給定積分器ASR—速度調(diào)節(jié)器ACH—電流調(diào)節(jié)器環(huán)節(jié)),因此其快速性較好。當(dāng)電網(wǎng)電壓突變或機械負載發(fā)生很大變化時，能很快進行控制恢復(fù)時間較短；當(dāng)負載電流超出允許最大電流時，電流調(diào)節(jié)器使變流器的輸出迅速下降，電動機進入堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，起到了限流保護作用。圖6-18中GI為給定積分器，其輸出電壓是按一定速率變化的電壓，用于要求有恒定加減在不前逆系統(tǒng)中，由于晶閘管整流橋具有單向?qū)щ娞匦?，故在制動時不能提供制動轉(zhuǎn)矩，只能靠摩擦阻力進行自由停車。如果要加快制動，可以在電動機主電路中加入能耗(動力)制動環(huán)節(jié).對調(diào)速范圍要求較低的場合，可用電壓負反饋或電動勢負反饋代替轉(zhuǎn)速負反饋來構(gòu)成口動調(diào)速系統(tǒng)。2.電樞調(diào)壓和減弱磁場控制在很多應(yīng)用場合，為了進·步擴大調(diào)速范圍，除采用調(diào)壓調(diào)速外，同時還采用弱磁調(diào)速。為此，需要將調(diào)壓與調(diào)磁兩者結(jié)合起來，并能在兩種調(diào)速方式的分界線上(基速)實行自動切換。圖6-19所示為同時采用兩種調(diào)速方法時在整個調(diào)速范圍內(nèi)的電動圖6-19調(diào)壓與調(diào)磁時圖6-19調(diào)壓與調(diào)磁時電動機的調(diào)速特性電動機電樞為電壓閉環(huán)控制，電動機勵磁為勵磁電流閉環(huán)控制，兩者相互獨立。電動機的電樞電壓調(diào)節(jié)，依據(jù)電壓給定信號和電壓閉環(huán)控制實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速；電動機勵磁回路依據(jù)勵磁電流給定和勵磁閉環(huán)控制，改變電動機勵磁電流實現(xiàn)弱磁升速控制，拓寬速度調(diào)節(jié)范闈。圖6-20調(diào)壓調(diào)磁獨立控制定裝置分別實現(xiàn)的。電動機勵磁強弱只服從于勵磁電流給定的大小，而不受電樞電壓變化的影響。因而難于做到在轉(zhuǎn)速低于額定值時，維持電動機勵磁電流額定，隨電樞電壓變化調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，達到額定電樞電壓及額定電動機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒磁調(diào)壓控制(即恒轉(zhuǎn)矩控制)。而當(dāng)轉(zhuǎn)速達到及超過額定值后，再維持電樞電壓恒定通過減弱電動機勵磁，進人弱磁調(diào)速控制范制，實現(xiàn)電動機恒壓弱磁控制(即恒動率控制),并達到先升壓后弱磁的效果。因為在低轉(zhuǎn)速條件下弱磁，將使直流電動機的轉(zhuǎn)矩達不到充分利用，同時由于電樞控制的主反饋為電壓反饋，轉(zhuǎn)速為開環(huán)，因而速度控制達不到很高的精度，隨著直流傳動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，這種獨立控制的調(diào)壓調(diào)磁調(diào)速控制已很少應(yīng)用。(2)調(diào)壓調(diào)磁非獨立控制在非獨立控制系統(tǒng)中，電動機的勵磁與其電樞電壓之間有一定的聯(lián)系，并受電樞電壓控制。圖6-21是一個非獨立控制系統(tǒng)的例子。在基速以下，電動機的調(diào)速是用恒磁調(diào)壓來實現(xiàn)的，此時勵磁電流給定值恒定不變；而在基速以上的調(diào)速，則是用第6章直流傳動系統(tǒng)405電動(整流，反轉(zhuǎn))③電動(整流，反轉(zhuǎn))③(逆變，反轉(zhuǎn))GE和電動勢調(diào)節(jié)器AER自動進行切換。即基速以下電動勢給定值大動勢調(diào)節(jié)器AER處于飽和狀態(tài)，其限幅值就是滿磁給定值，并加到勵來保證額定勵磁電流不變，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速升高到95%額定值左右，GE的輸出增加到使AER退出飽和，從而減小了勵磁電流的給定值，實現(xiàn)了弱磁調(diào)速。在弱磁調(diào)速階段內(nèi)，電動勢環(huán)起調(diào)節(jié)作用。只要電動機的實際轉(zhuǎn)速還沒有達到給定值，電樞電流中仍存在加速電流，電動勢就要上升；冉經(jīng)過AER使勵磁電流繼續(xù)減小，使轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，間時維持電動勢值恒定，直到穩(wěn)態(tài)。很多生產(chǎn)機械要求其傳動電動機能在兩個方向旋轉(zhuǎn)，并能產(chǎn)生兩E=4-1R[d電動勢給定調(diào)節(jié)器BM-磁通變換器CE—電動勢運算器AER-電動勢調(diào)節(jié)器AMCR—勵磁電流調(diào)節(jié)器GT—觸發(fā)器個方向的轉(zhuǎn)矩。因此，要求電動機的電樞電壓(或勵磁電流)、電樞電流必須能在兩個方向工作。但品閘管只能單方向流過電流，因此，要滿足上述要求，就要正反向各設(shè)一套整流器組成雙變流器聯(lián)結(jié)，或通過開關(guān)切換電動機與整流器的連接來實現(xiàn)。這時電動機就能在四個象限內(nèi)工作，見圖6-22。所謂一象限運行，就是指在①或③象限運行。這時，只能整流運行，而不能靠逆變進行制動。因此，象限運行亦可采用半控橋式整流聯(lián)結(jié)。一象限運行時，電動機的電流和轉(zhuǎn)速所謂兩象限運行，就是在①和④象限，或②和③象限內(nèi)運行。這時應(yīng)采用可以逆變的單變流器聯(lián)結(jié)。在圖6-23中，當(dāng)卷揚機提升重物時，電動機工作在電動狀態(tài)，變流器整流運行；下放重物時，即使不向電動機提供能量，在重物作用下亦能自行下放。為了制動，電動機應(yīng)②(逆變，正轉(zhuǎn))①電動(整流，正轉(zhuǎn))圖6-22四象限工作圖圖6-23兩象限運行工作圖工作在發(fā)電狀態(tài)，變流器逆變運行，但變流器電流方向不變。兩象限運行時，電動機的轉(zhuǎn)速所謂四象限運行，就是可以在所有四個象限內(nèi)工作，電動機的轉(zhuǎn)速與電流都可逆。直流電動機可逆方式的比較見表6-4。表6-4直流電動機可逆方式的比較比較項目電樞用-食變流裝置開關(guān)切換電樞用一套變流裝置磁場反向電樞用兩套變流裝置電樞反向(1)電樞變流浪置…龔(2)電樞回路切換開關(guān)(3)切換邏輯(1)電樞變流裝置-套(2)勵磁變流裝置兩套(3)切換邏輯(1)電樞變流裝置兩套(2)無環(huán)流切換邏輯或環(huán)流電抗器時為0.2～0.5s,減速時開關(guān)要切換兩次快速性差，正反轉(zhuǎn)磁通反向時間為兒百毫秒到!s,減速時磁通|毫秒系統(tǒng)較簡單，但投資大作量大、壽命低主電路不產(chǎn)生環(huán)流，無觸點切投資系統(tǒng)簡單，投資少到兒千千比，如軋機主、輔傳動，可逆運轉(zhuǎn)機床等1.靠接觸器反接電樞回路電樞用-套品閘管整流器供電、由接觸器切換的可逆系統(tǒng)見圖6-24。該系統(tǒng)采用了帶電流內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)雙環(huán)系統(tǒng)，并設(shè)了一個指令單元，它可根據(jù)調(diào)節(jié)問路所需速度給定要的電流反轉(zhuǎn)矩方向(ASR輸出電ASRACRGT壓的正或負)來控制相應(yīng)的方向接bmindkMF電樞電流應(yīng)為零。為防止切換后電流沖青，指令單元在發(fā)出切換信號=BR圖6-24電樞用切換開關(guān)反向的可逆系統(tǒng)觸發(fā)脈沖推到最小β處，系統(tǒng)的切N一反號器換過程見圖6-25。在t,時刻，速度給定信號收變，因而ASR輸出極性改變，同時給電流調(diào)節(jié)器ACR輸人--個p.信號，使觸發(fā)脈沖移至逆變區(qū)域。在t?~t?時間內(nèi)，電流快速降低，到t?時電流為零。在t?時刻，接觸器KMF斷開。在t?時刻，接觸器KMR接通。在t?~ts時間內(nèi)，先解除推β信號，使ASR和觸發(fā)脈沖恢復(fù)正常工作(t。時刻),然后電動機開始制動，直到反向穩(wěn)定運轉(zhuǎn)這種系統(tǒng)使用觸頭切換，觸頭維護工作量大，壽命較短，切換零電流死區(qū)較大約為0.2~0.5s,適用丁小功率、不需要頻繁切換的場合。圖6-26是一種磁場反向的可逆調(diào)速系統(tǒng)，電動機電樞回路山帶有電流內(nèi)環(huán)的單方向轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的晶闡管整流器供電，勵磁回路用兩套品閘管整流器組成的可逆系統(tǒng)供電，或者采用套晶閘管整流器，靠磁場回路的接觸器實現(xiàn)勵磁電流反接。磁場可逆系統(tǒng)的特點是，電動機的反轉(zhuǎn)或降速是用改變其勵磁電流的方向，使電動機產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)的，由于在勵磁電流反向期間，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)短很小，使系統(tǒng)的響應(yīng)很慢。特別是在電動機降速(不反轉(zhuǎn))的場合，電動機的勵磁電流先要從正向到反向切換一次，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩使電動機降速，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到所要求的轉(zhuǎn)速時，電動機的勵磁電流又要從反向到正向再切換一次。因此，對于不要求反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，在降低轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，磁場要切換兩次，響應(yīng)更慢。因為勵磁繞組時間常數(shù)很大，為了縮短轉(zhuǎn)矩反向時間，需要對勵磁繞組加一個很大的強勵電壓，一般為3～5倍額定磁場反向可逆系統(tǒng)的主要優(yōu)點是，可省去一套電樞回路的變流裝置，投資較少，但系統(tǒng)快速性差，磁場反向時間需要兒百毫秒到1s。因此.一般只用在正反轉(zhuǎn)調(diào)速不頻繁或調(diào)速精度要求不高的場合，容量范圍從幾十到幾千千瓦?？刂葡到y(tǒng)可以實現(xiàn)直流電動機減速過程的制動控制，見圖6-26,圖中電動機勵磁回路中，品閘管變流器采用單向不圖6-25正向到反向的切換過程-給出反轉(zhuǎn)信}號t?—電樞電流到零可逆裝置，而電動機勵磁電流方向靠換接勵磁接觸器KM20和KM21來實現(xiàn)。圖6-26勵磁電流可逆的控制系統(tǒng)并通過·定的延時設(shè)置，依靠邏輯電路判斷，選擇接通勵磁方向接觸器(KM20或KM21),轉(zhuǎn)換磁通方向為電樞主電路提供制動轉(zhuǎn)矩，最終達到降速或旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換的目的，在圖6-26中，勵磁方向邏輯控制單元依據(jù)： 運行方式設(shè)定：判定減速或反轉(zhuǎn)制動方式，如自由制動或制動能量回饋、408電氣傳動自動化技術(shù)手冊 ——運行參數(shù)設(shè)定：勵磁電流信息，如最小勵磁電流i或超速信息n·勵磁電流下降及勵磁觸發(fā)環(huán)節(jié)封鎖延時(勵磁接觸器動作前);勵磁控制切換和電樞主電路控制時序見圖6-27。勵磁反向過程的控制時序見圖6-27:1)t=t?時，電樞電流I=0,電樞變流器觸發(fā)脈沖禁止，主電路閉鎖；2)t=t?時，勵磁變流器觸發(fā)脈沖禁止，勵磁電流I?下降并達到I?<1.…的設(shè)置值(1ran是系統(tǒng)預(yù)置的勵磁電流為最低的監(jiān)控閾值);3)△t?=t?4)△t?=t?-t?為斷開勵磁同路接觸器KM20,至接通勵磁同路接觸器KM21的等待時間；5)△t?=ts-t為勵磁變流器觸發(fā)脈沖使能延時釋放等待時間6)△t?為電樞回路觸發(fā)環(huán)節(jié)使能延時等待時問，勵磁電流反向上升，電流值1,增加并達到1,≥k/sr設(shè)定值(1sn是電動機勵磁電流的設(shè)定值，系統(tǒng)k設(shè)定值可在0.8~0.9范圍內(nèi)選取);7)!=t?為電樞主電路變流器觸發(fā)脈沖使能，主電路出現(xiàn)制動電流并上升到控制值。使用勵磁反向可以實現(xiàn)電樞一套變流器條件下的制動及能量回饋過程，其制動方式可以選擇為降速時的勵磁反向制動按時序接觸器反接，待制動過程結(jié)束，再轉(zhuǎn)換到原來的勵磁電流方向，也可以選擇為改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向使其反轉(zhuǎn)。通常兩套品間管整流裝置有反并聯(lián)聯(lián)結(jié)、交叉聯(lián)結(jié)和直接反并聯(lián)聯(lián)結(jié)三種方式。1.反并聯(lián)聯(lián)結(jié)見圖6-28。它是將兩組整流器反向并聯(lián)，交流側(cè)接在同一個變壓器二次繞組上，可以向電動機提供可逆的電樞電流。按照是否有環(huán)流，可分為有環(huán)流和無環(huán)流兩種方式。在有環(huán)流方式時，若一組整流器處于整流狀態(tài)時，另…組則處于逆變狀態(tài)，但兩組的輸出電壓平均值相等。當(dāng)整流器輸出電壓比電動機反電動勢高時，電動機處于電動狀態(tài)；若電動機反電動勢比整流器輸出電壓高時，電動機就向處于逆變狀態(tài)的整流器提供功率，電動機再生制動。盡管整流組和逆變組的電壓平均值相等，但它們的瞬時值并不相等，因而在品閘管1、3、5和2'、4'、6'構(gòu)成一個環(huán)流問路，在晶閘管2、4、6和1'、3'、5'構(gòu)成另·個環(huán)流回路。在無環(huán)流方式第6章直流傳動系統(tǒng)409時，在任何情況下只允許一組整流器工作，而另一組必須被封鎖，或者把另一組的觸發(fā)脈沖移到不可能出現(xiàn)環(huán)流的區(qū)域內(nèi)，因而不出現(xiàn)環(huán)流。這種線路的特點如下：(1)由于正反兩組整流器都用同--臺變壓器供電，所以變壓器的利用率最高。(2)由于有兩個環(huán)流回路，至少需要兩臺電抗器，電抗器除了能限制環(huán)流外，還應(yīng)在正常工作時滿足電動機允許的最小電流連續(xù)程度和紋波的要求，并且在故障時能限制電流上升率，使直流快速斷路器在快速熔斷器熔斷前先跳閘。(3)反并聯(lián)的兩組整流器接在同一臺變壓器的二次繞組上，相互之間有影響。特別是在作為有環(huán)流線路運行時影響更大，可靠性較差。這種方案一般都用在無環(huán)流可逆線路中。對于有環(huán)流可逆系統(tǒng)，一般不采用這種線路，而采用交叉聯(lián)結(jié)方式。2.交義聯(lián)結(jié)它是將兩紐整流器分別由一臺變壓器的兩個二次繞組供電的，見圖6-29。交義聯(lián)結(jié)可逆線路的特點如下：(1)由于有環(huán)流及變壓器有兩個二次繞組，故變壓器的利用率較低，初期投資較大。(2)由于只有…個環(huán)流回路，故可用一臺空心電抗器或兩臺鐵心電抗器限制環(huán)流。這種線路的環(huán)流比反并聯(lián)線路的小，因而電抗器的體積亦小。(3)環(huán)流要通過四個晶閘管，而且只有一個環(huán)流回路，不像反并聯(lián)線路那樣兩橋之間相互有影響，因此，可靠性較高。3.直接反并聯(lián)可以將正反向兩個晶閘管壓在一套散熱器上，組成一個可逆單元組件。用6套這種組件可組成直接反并聯(lián)線路，見圖6-30。這種線路有如下特點：(1)由于正反向器件不同時導(dǎo)電，因此散熱器的體積增加不多，從而能縮小裝置體積。(2)正反向臂共用一個橋臂電抗器和快速熔斷器，可節(jié)省裝置成本。(3)主電路只用一臺直流電抗器和·臺直流快速斷路器，使土電路簡化。這種控制方式，由于主電路設(shè)備少，日前在調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛采用。6.1.5晶閘管變流器可逆系統(tǒng)的控制方案6.1.5.1有環(huán)流可逆控制1.不可控環(huán)流可逆線路圖6-31所示為最普通的不可控環(huán)流可逆線路。調(diào)節(jié)線路采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，電流反饋信號取自兩組變流器輸出電路中的直流電流互感器。電流調(diào)節(jié)器輸出分別控制兩組變流器的觸發(fā)器，為保持兩組控制角的變化大小相等和移動方向相反，有一組觸發(fā)器的輸人要經(jīng)過反相器變號兩組觸發(fā)器的輸入特性要保持良好的線性關(guān)系，以防止工作過程出現(xiàn)很大的直流環(huán)流。不可控環(huán)流可逆系統(tǒng)比較簡單，在反轉(zhuǎn)時電流反向可以平滑過渡，沒有斷流的間隙時間。缺點是需要有限制環(huán)流的電抗器，并要增加變壓器的容量和系統(tǒng)的能耗。2.給定環(huán)流可逆系統(tǒng)為降低對觸發(fā)電路線性度的要求，減小電抗器的電抗值及尺寸，可采用給定環(huán)流可逆系統(tǒng)，即把環(huán)流二圖6-31不可控環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)保持在某一預(yù)定的數(shù)值上，不隨觸發(fā)裝置的移相而改變，見圖6-32。此時要用兩臺電流調(diào)節(jié)器對兩組變流器形成各自的電流環(huán)。電流反饋取自各變流器的交流側(cè)。在電流調(diào)節(jié)器的輸入端還加入…個小的正電壓作為環(huán)流給定信號。當(dāng)加-U,給定電壓時，速度調(diào)節(jié)器輸出為正，二極管VD1導(dǎo)通，U。與U,相加后輸入到電流調(diào)節(jié)器ACR1,使它的輸出信號控制工組整流橋的電壓，電動機正轉(zhuǎn)。對于第二組觸發(fā)器，出于經(jīng)過反號器輸出-U。;二極管VD2截止，這時Ⅱ組變流器僅由環(huán)流給定值控制，而與速度給定值無關(guān)，得到一個固定的環(huán)流值，從而增加了系統(tǒng)的可靠性，并可能減小電抗器的電抗值及尺寸。圖6-32給定環(huán)流可逆系統(tǒng)3.可控小環(huán)流可逆系統(tǒng)這種系統(tǒng)見圖6-33。電流調(diào)節(jié)器ACR的反饋信號取自兩組變流器的電流之差，即等于負載電流。ACR的輸出通過兩組作為環(huán)流控制的反號器NR和NF再送第6章直流傳動系統(tǒng)411控制器NR的輸入端，將反向組的電流信號接至正向組環(huán)流控制的反號器NF的輸入端。當(dāng)正向組工作在整流狀態(tài)時，隨著負載電流的增大，將反向組的脈沖后移(向β方向);當(dāng)反向組工作時，隨著其電流增大，將正向組的觸發(fā)脈沖后移，兩組觸發(fā)脈沖可以定相在α?=β?=90°。當(dāng)負載電流為零時，可以調(diào)節(jié)+U,和-U?,使系統(tǒng)產(chǎn)生一個連續(xù)的環(huán)流，以免工作在電流斷續(xù)區(qū)。當(dāng)負載電流增大時，借助于電流的交叉反饋，可以使工作在逆變組的觸發(fā)脈沖隨負載電流成比例地后移，減小環(huán)流甚至到零。一般系統(tǒng)可以按照在電流過零時使環(huán)流連續(xù)，在負載電流為20%額定電流時使壞流下降到最小值(即待逆變組工作在βmia)來整定。UUMg中手NFkN圖6-33可控小環(huán)流系統(tǒng)ASR—速度調(diào)節(jié)器ACR—電流調(diào)節(jié)器NF、NR—正向組和反向組環(huán)流控制的反號器N一反號器這種系統(tǒng)的優(yōu)點是快速性好，無需因為有環(huán)流而增加變壓器和電抗器的容量，動態(tài)環(huán)流小，因此更適用于中大功率傳動場合。邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)(見圖6-34)是指在電動機運行過程中，兩組反并聯(lián)聯(lián)結(jié)的變流器之間完全沒有環(huán)流的可逆系統(tǒng)，可以根據(jù)電動機所需要的電樞電流極性，通過一個邏輯單元來選擇某一組變流器的工作。圖634所示是一種帶模擬開關(guān)的邏輯無環(huán)流系統(tǒng)。系統(tǒng)正向工作時U,為負，ASR輸出為正，其中一路送到邏輯裝置的轉(zhuǎn)矩極性鑒別器，切換邏輯裝置AL電路，使模擬開關(guān)觸點K11和K12閉合；另一路經(jīng)觸點K11輸人到電流調(diào)節(jié)器ACR,使電流調(diào)節(jié)器輸出為負，正向組脈沖前移小于90°,電動機正轉(zhuǎn)。變流器的切換是在電動機轉(zhuǎn)矩的極性需要反向時進行的，其切換順序如下：(1)改變給定電壓U;使其極性為正，或由于負載轉(zhuǎn)矩變化引起電動機轉(zhuǎn)矩變化，使ASR輸出變負，并通過電流調(diào)節(jié)器使工作組工作在逆變狀態(tài)。(2)邏輯裝置AL接受轉(zhuǎn)矩變化的指令。(3)上作組電流下降到零，邏輯裝置零電流檢測器確認(rèn)電流實際值為零。斷開K11、K12(4)正向觸發(fā)脈沖被封鎖。(5)經(jīng)一段延時，K21、K22觸點接通，反向組有觸發(fā)脈沖，同時速度調(diào)節(jié)器輸出通過反號器送到電流調(diào)節(jié)器，使反向組變流器工作在逆變狀態(tài)，電動機進行再生制動。為了保證系統(tǒng)的性能，應(yīng)盡量縮短切換時間。在切換時間中，電流換向死時占主要成分。412電氣傳動自動化技術(shù)手冊ASR-速度調(diào)節(jié)器ACR—電流調(diào)節(jié)器N—反號器AL—邏輯裝置一般該死時在10ms以下時，不會對系統(tǒng)的性能有影響；當(dāng)死時在20～30ms之內(nèi)時，對系統(tǒng)的動態(tài)性能稍有影響；當(dāng)死時超過30ms很多時，將對系統(tǒng)的性能有較大的影響。在切換時還應(yīng)保證不發(fā)生換相失敗，兩組變流器在任何時刻都不能同時工作。因此，在邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中還要注意以下幾點：(1)對于電流實際值為零的檢測，要有足夠的關(guān)斷等待時間。在確認(rèn)電流確實為零時，才能切除工作組的觸發(fā)脈沖。如果在還有電流的狀態(tài)下，而且工作組正處于逆變狀態(tài)，這時若將工作組的觸發(fā)脈沖切除，會引起換相失敗。因此，在零電流檢測器動作后，必須經(jīng)過一定的延時才能關(guān)斷原來導(dǎo)通的晶閘管。這段延時稱為關(guān)斷等待時間，它由電源頻率、電壓、回路電感和控制角等因素決定，但主要是隨控制角的變化而變化。在最大控制角時，關(guān)斷時間最長。因此，最好應(yīng)按最大控制角設(shè)定等待時間(一般可取1~3ms)。此外，在給出轉(zhuǎn)矩反向指令時，應(yīng)將原工作組的觸發(fā)脈沖移到α(即β)處，以便迅速使電流下降到零。(2)要有觸發(fā)等待時間。即使原工作組的觸發(fā)脈沖被封鎖后，原工作組的晶閘管還不能立刻關(guān)斷，因此，待工作組變流器還不能立刻投入工作，否則將會因兩組變流器同時導(dǎo)通而造成電源短路的故障。為此，從邏輯裝置向工作組發(fā)出封鎖脈沖信號，到向待工作組給出解除脈沖封鎖信號之間要有一段延時，稱為觸發(fā)等待時間，該時間一般取5~6ms。(3)要有對電流調(diào)節(jié)器“拉βmm”的信號。在待工作組剛開放時，為了避免此時因整流電壓和電動機反電動勢相加而造成很大的電流沖擊，應(yīng)使待工作組投入工作時處于逆變狀態(tài)。為此，在工作組脈沖被封鎖，待工作組還未開放時，先向電流調(diào)節(jié)器輸入一個“拉βm.”信號，即將待工作組觸發(fā)裝置的移相器處于β…位置。當(dāng)待工作組脈沖封鎖被解除后，將“拉β”信號亦取消。在調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用下，待工作組的觸發(fā)脈沖就從β點向工作點移動，使電樞電流逐步建立，電動機被減速或反向起動，直到穩(wěn)定工作點為止。從以上分析可知，邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)反向的過零死時主要由兩部分決定：一部分是由邏輯電路本身決定的，即關(guān)斷等待時間和觸發(fā)等待時間；另一部分是因為電流調(diào)節(jié)器有積分作用，當(dāng)“拉βom”信號取消后，變流器的電壓從最大逆變電壓降到與電動機電動勢相對應(yīng)的電壓需要一定的時間，在低速工作時，這段時間更長。例如，在采用串聯(lián)式PI調(diào)節(jié)器系統(tǒng)中，可能達到100～200ms。這時，不僅會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)速和電流超調(diào)，甚至還會使轉(zhuǎn)速振蕩。圖6-35有準(zhǔn)備無環(huán)流可逆系統(tǒng)6.1.5.3有準(zhǔn)備邏輯無環(huán)流可逆控制所謂有準(zhǔn)備的邏輯無直流系統(tǒng)，就是在切換時，待工作組的觸發(fā)脈沖不是被移到β處而是被移到與電動機反電動勢相應(yīng)的那一點。在完成換向邏輯切換時，待工作組變流器的電壓E好和電動機反電動勢相等(但方向相反),因而既沒有電流沖擊，又縮短了切換時間，其線路見圖6-35。該系統(tǒng)與圖6-34所示系統(tǒng)的區(qū)別在于電流調(diào)節(jié)器和觸發(fā)裝置之間串入一個電動勢記憶調(diào)節(jié)器AEM。AEM是由反號器N2、N3和電子開關(guān)K13、K23組成的。AEM的輸出決輸出，此值相當(dāng)于在電樞回路中產(chǎn)生IR電壓降所需的控制信號；另一部分為來自電樞電壓的正反饋信號，此值相當(dāng)于為建立電動機反電動勢所需的控制信號。正常工作時，ACR的輸出近似為零。正轉(zhuǎn)時，K11～K13閉合，ACR的輸出和電壓正反饋信號在AEM的輸人端相加，AEM輸出一1.使正向組工作在整流狀態(tài)。當(dāng)需要反轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)速給定U;立刻變正，ACR輸出很大的正信號，使正向組處于逆變狀態(tài)，電流快速下零(AEM的輸出為零),正反向組觸發(fā)脈沖全被封鎖。再零信號解除，但因ACR的積分作用，輸出仍為零。因為K23已閉合，電壓正反饋接入；K22閉合，反向組有脈沖。這時，AEM輸出的電壓正反饋信號+U.使反向組的逆變電壓正好和電動機的反電動勢相適應(yīng)，電樞回路可立即出現(xiàn)制動電流，使電動機繼續(xù)減速。這樣，無環(huán)流切換的死時儀山邏輯裝置本身的死時(約為5～6ms)決定，大大縮短了反向死時。如果再要進一步編短死時，就必須從減小換向邏輯的延時著手。為此，首先要提高零電流檢測的靈敏度。如果采用圖6-36所示的光耦合零電流檢測電路后，可以將關(guān)斷等待延時縮短到0.3ms(6°電角度)。圖6-36光耦合零電流檢測414電氣傳動自動化技術(shù)手冊到的。六個管子中只要有一個處于導(dǎo)通狀態(tài)，就輸出“有電流”信號，禁止無環(huán)流邏輯進行切換。當(dāng)六個管子全部關(guān)斷時，給出“零電流”信號，允許無環(huán)流邏輯進行切換。這時無環(huán)流邏輯中開通等待延時只需考慮兩個因素，即晶閘管的恢復(fù)控制時間和零電流信號從“0”到“1”的上升時間，一般可整定在1ms以下。于是，這種改進了的有準(zhǔn)備無環(huán)流可逆線路的電流反向過零死時，可減小到1~3.3ms之間。錯位選觸無環(huán)流可逆系統(tǒng)，是利用錯開兩組脈沖的位置，并根據(jù)電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓的極性選擇觸發(fā)正向組或反向組的原理，以實現(xiàn)無環(huán)流控制?！阌协h(huán)流可逆系統(tǒng)，其兩組變流器的初始觸發(fā)延遲角定在αjg=a2g=90°的位置，以后α?、a?按線性變化，因此，在所有控制角下都會產(chǎn)生環(huán)流。如果將觸發(fā)脈沖的初始相位定到ag=azo=150°的地方，則在整個移相范圍內(nèi)，都不會產(chǎn)生環(huán)流。實際上，為安全可靠和整定方便，都把初始相位定在am=an=180°處，其配合特性和無環(huán)流區(qū)見圖6-3圖6-37正反向組控制角的配合特性和無環(huán)流區(qū)錯位無環(huán)流可逆系統(tǒng)如圖6-39。其中除了有圖6-38錯位無環(huán)流系統(tǒng)的移相控制特性ASR和ACR兩個調(diào)節(jié)器外，還設(shè)有電壓內(nèi)環(huán)，它的主要功能如下：(1)縮小電壓死區(qū)，提高切換的快速性。從圖6-37可以看出，如果最小控制角α=30°,則移相范國總共只有150°,其中死區(qū)就占90°,是整個移相范圍+UiASRACRAVRGTN=的60%。有了電壓內(nèi)環(huán)之后，N=在電流調(diào)節(jié)器和觸發(fā)裝置之間，引入一個放大系數(shù)相當(dāng)大的電壓系數(shù)為100,死區(qū)就可從60%壓縮到0.6%(見圖6-40),基中F:可以忽略不計。圖6-39帶有電壓內(nèi)環(huán)的錯位無環(huán)流系統(tǒng)(2)抑制動態(tài)環(huán)流，保證安ASR—速度調(diào)節(jié)器ACR—電流調(diào)節(jié)器AVR--電壓調(diào)節(jié)器N-反號器全換相。當(dāng)αw=αo=180°時，實際上已保證在任何情況下只有一組晶閘管能被觸發(fā)，可靠地抑制了靜態(tài)環(huán)流。若在AVR上再加一點慣性，則可保證正在工作的一組晶閘管先斷流，另一組變流器再建立電流。從而抑制了動態(tài)環(huán)流和防止本橋逆變時出現(xiàn)顛覆。一般AVR的積分時間常數(shù)取0.4s左右。圖6-40錯位無環(huán)流系統(tǒng)的電壓死區(qū)a)沒有電從環(huán)b)有電壓環(huán)(KAYa=100)(3)抑制電流斷續(xù)引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象，使系統(tǒng)在小電流時也能較快地工作。因為有積分環(huán)節(jié)，可增加調(diào)節(jié)系統(tǒng)抗干擾的能力，所以在無環(huán)流切換過程中沒有電流沖擊。根據(jù)錯位無環(huán)流的原理，當(dāng)一組變流器工作時，另一組的觸發(fā)脈沖必須移到180°處才能沒有環(huán)流。因此，不能按一般可逆系統(tǒng)那樣在雙側(cè)都設(shè)置最小觸發(fā)超前角的限制，而只能在單側(cè)設(shè)置。即正向有電流時，在正向設(shè)觸發(fā)超前角限制；反向有電流時，在反向設(shè)觸發(fā)超前角限制；正反向都沒有電流時，就沒有觸發(fā)超前角限制；在整個工作過程中，允許觸發(fā)脈沖不受限制地后移或消失，以滿足錯位無環(huán)流的要求。為此，增設(shè)一個選觸單元，由絕對值放大器和兩個電子開關(guān)組成錯位選觸無環(huán)流可逆系統(tǒng)，見圖6-41。圖中，采用…組觸發(fā)裝置。當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)輸出電壓為負時，全為正向組變流器的工作范圍；當(dāng)AVR輸出電壓為正時，全為反向組變流器的工作范圍。AVR的輸出通過絕對值放大器，使觸發(fā)裝置的控制電壓極性不變，并在AVR的輸出端再接一個選觸單元，通過模擬電子開關(guān)K1、K2選擇相應(yīng)的變流器，供給觸發(fā)脈沖。圖6-41錯位選觸無環(huán)流可逆系統(tǒng)ASR—速度調(diào)節(jié)器ACR—電流調(diào)節(jié)器416電氣傳動自動化技術(shù)手冊由于系統(tǒng)采用了選擇觸發(fā)的方式，在工作中只有一組變流器獲得觸發(fā)脈沖，因此可以采用一般的可逆系統(tǒng)設(shè)置逆變限制的方法，即在絕對值放大器上加固定或可調(diào)限幅來實現(xiàn)。這種系統(tǒng)，無論在什么速度下，正反向都有一個固定的零電流死時，主要取決于電壓調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)。一般死時可調(diào)到4~6ms。6.1.5.5采用雙變流器組成12脈波整流的傳動系統(tǒng)對于供電給大容量直流電動機的可控整流裝置，為了減輕對電網(wǎng)的十?dāng)_，特別是減少諧波分量，可以將兩組三相整流橋進行串聯(lián)或并聯(lián)，組成12脈波整流線路對電動機供電。一般多采用并聯(lián)方案，見圖6-用一臺三繞組變壓器，--次繞組接成三角形或星形；二次繞組中的--個接成星形，另一個接成三角形，則此兩繞組相位差30°。兩個二次繞組分別供電給兩個三相整流橋，此兩個整流電路的輸出，通過平衡電抗器進行并聯(lián)后向直流電動機供電。為了使兩組整流橋的輸出電壓相等，三角形聯(lián)結(jié)的變壓器對于多臺直流電動機傳動的場合，為減少諧波對電網(wǎng)的影響，每臺電動機可采用三相整流電路，但每臺變壓器的一次繞組可采用三角形或星形聯(lián)結(jié)，并采用移相變壓器，以形成對電網(wǎng)大于6脈波的負載電流。對電動機容量較大，電網(wǎng)容量相對較小，而又要經(jīng)常工作在低速的系統(tǒng)，變流裝置經(jīng)常要運行在深控場合，即觸發(fā)延遲角a大，直流電壓低，相應(yīng)的功率因數(shù)將變得很低。此時，可采用兩組可控整流裝置串聯(lián)不對稱控制的辦法，見圖6-43。為了降低低速運行時的無功功率，對兩套整流裝置采用不對稱控制，其原理是將一組整流器的觸發(fā)延遲角固定在最大或最小，先控制另一組的相位，待接近極限觸發(fā)延遲角后再控制原來被固定觸發(fā)延遲角的那一組的相位。因為兩組變流器是串聯(lián)的，所以在起動與電流斷續(xù)時，所有應(yīng)導(dǎo)通的晶間管應(yīng)在同一個時間觸發(fā)，故最好采用寬脈沖觸發(fā)形式。不對稱控制時的直流輸出電壓特性見圖6-44。第6章直流傳動系統(tǒng)4176.2晶閘管變流器主電路參數(shù)計算6.2.1.1變流器聯(lián)結(jié)及基本電路參數(shù)晶閘管變流裝置的主電路設(shè)備通常包括：變流變壓器(或交流進線電抗器)、晶閘管變流器、直流濾波電抗器、交直流側(cè)過電壓吸收器、過電流保護和快速斷路器等。變流裝置的主電路方案，應(yīng)按照生產(chǎn)機械的工作制和傳動電動機的容量范圍，參照表6-5選取。常用的晶闡管變流器線路及有關(guān)的計算系數(shù)和特點參見表6-6。電動機勵磁可可主因路接線方案TTL性能特點(1)只提供單一只限于整流狀態(tài)1.作，機械的減速、停車不能用變流裝!置控制控制線路及保護方(3)不宜用在經(jīng)常起動、停車或要單向，靠改變電動機勵磁電流方向?qū)嵶兞髌骺晒ぷ髟谡麢C械的減速、停車可通過變流器控制(2)主電路設(shè)備和品閘管數(shù)量少，保護方式簡單，在大容量機械中較為在0.5～2.0s死時，不宜工作在頻繁正(1}靠兩套變流器實現(xiàn)主電路電流雙向可逆。同時，兩套!抗器L,、L?控制環(huán)流為額定電流的5%～10%,因此，變流器內(nèi)電流連續(xù)，可改善電動(2)設(shè)備費用高，變流變壓器，保護開關(guān)、電抗器以及品閘管變流裝置必須設(shè)有獨立的兩套，控制復(fù)雜，多用于快速性和精度要求很高的位置控制系統(tǒng)等(1)菲正反向兩織晶閘管實現(xiàn)主電路電流雙向可逆運轉(zhuǎn)，電流換向時通過邏輯控制電路的一定時序，選擇封鎖和釋放晶閘管的觸發(fā)脈沖，實現(xiàn)主電流方向可逆。電流方向切換時，為保證由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為封鎖的品閘管能可抗器和快速斷路器，用以保護環(huán)流回路及限制故障情況下環(huán)流電流上升率，設(shè)備多、主電路接線較為復(fù)雜(3)接線方式b的設(shè)備費用少，晶閘管對流電抗器和快速斷路器，設(shè)備緊湊，對晶閘管有較高要求性和精度要求很高的位置控制418電氣傳動自動化技術(shù)手冊(續(xù))電動機勵磁可適用范闈多用于單方間連100kW以下，適用的生產(chǎn)機銥包括風(fēng)機、水泵和線材軋!機以及造紙機等多用于要求正反在300kW以上如大型卷揚機和厚可達數(shù)下干瓦，適用的生產(chǎn)機可靈活地實現(xiàn)四象限內(nèi)電動機頻繁起、制動和調(diào)速等狀態(tài)運轉(zhuǎn)，快速性好(數(shù)毫秒),便于組成有電流閉環(huán)的轉(zhuǎn)速(或電長)控制適用于軋機主副傳動，以及卷揚機主傳動晶閘管變流裝置的主要運行參數(shù)，以及成套設(shè)備中的其他技術(shù)參數(shù)，統(tǒng)稱為主電路的基本參數(shù)，主要包括重疊角u、換相電抗壓降△lx、最小超前角βmn、最小滯后角asi,以及研究主電路電流斷續(xù)時對變流器特性的影響，這是選用和設(shè)計變流裝置的基礎(chǔ)。般在設(shè)計過程中，先確定上述的一些基本參數(shù)，然后再分別計算如變流變壓器二次相電壓Uw、變壓器等值容量Sr、晶閘管額定電壓(/m與額定電流Irw,以及快速熔斷器、直流電抗器等具體數(shù)在圖6-45所示的電路中，由于變流器交流側(cè)存在電感Lr,因此器件之間的電流轉(zhuǎn)換不能瞬時完成，而存在一定的過渡時間。在此時間內(nèi)存在VTI和VT2同時導(dǎo)通的現(xiàn)象，稱為換相重疊現(xiàn)象。換相的過渡時間通常用電角度表示，叫換相重疊角。圖6·45換相等效電路重疊角的計算公式分為兩種狀態(tài)。在采用變壓器或交流電抗器進線時，處于整流工作狀處于逆變工作狀態(tài)，重疊角為表6-6常用大功率傳動用整流線路有關(guān)的計算系數(shù)及特點換相電抗壓管系數(shù)品剛管電壓計算系數(shù)品閘管電流計算系數(shù)相電流計算系數(shù)變壓!i器網(wǎng)側(cè),相電流數(shù)數(shù)器電感數(shù)變折算系數(shù)大帶后時間特點及適用范圍線路組成電H雜利雜利心率好好最好K相22較交雜小能圍極廣昆形帶平21]較復(fù)雜小能多消于輸出電流大的熔量直流電源采用44復(fù)雜最小能以1:,晶間之處需增電抗器]l能聯(lián)處420電氣傳動自動化技術(shù)手冊式中e——變流變壓器阻抗電壓或電抗器額定電壓百分值；I?——直流側(cè)電流(A);I——額定直流電流(A);Kx--計算系數(shù)(見表6-6)。當(dāng)無法預(yù)先知道變壓器阻抗電壓百分值e時，可以根據(jù)變壓器的容量從表6-7估算。100以下1000以1:5多繞組變壓器的阻抗電壓百分值e,是指當(dāng)存在同時換相的二次繞組被短路時(其他組二次繞組開路),一次繞組中電流折算到額定電流時，阻抗電壓與變壓器額定電壓之比的百分電抗器額定電壓白分值是指當(dāng)交流進線電抗通過額定電流時，其電抗壓降與進線交流相電壓之比的百分值。一般選用4%,見本章6.2.2.5節(jié)。6.2.1.3換相電抗壓降圖6-45所示的一次換相造成的平均電壓降△Ux為對于m脈波整流電路，在一個交流電源周期內(nèi)產(chǎn)生m次電流換相，其換相電壓降△Ux為在變壓器進線且只考慮其漏抗Xr時，有式中Kx——換相電壓降計算系數(shù)(見表6-6);Kn——變壓器漏抗計算系數(shù)(見表6-6);K?v—整流電壓計算系數(shù)(見表6-6);U?-—變流變壓器閥側(cè)相電壓(V);△1——換相瞬問電流的變化值(A)。在采用交流電抗器進線時，e為電抗器每相額定電壓百分值。換相電壓降和換相重疊角不同。前者與觸發(fā)延遲角α無關(guān)，隨整流電流增大而增大；后者除與整流電流有關(guān)外，還隨觸發(fā)延遲角α不同而變化?？傊?，變壓器的漏抗與交流進線電抗都同樣能夠限制交流側(cè)的短路電流值，有利于晶閘管承受di/dt和du/dt的能力。但由于換相同路和換相期問相問短路的存在，在電網(wǎng)容量不足第6章直流傳動系統(tǒng)421時，將造成電網(wǎng)波形畸變(“換相缺口”)和功率因數(shù)惡6.2.1.4最小觸發(fā)超前角β和最小觸發(fā)延遲角αm在變流裝置處于逆變運行狀況下，保證可靠換相而不產(chǎn)生“逆變顛覆”的條件必須是：γm——與器件關(guān)斷時間相應(yīng)的電角度();△y—-觸發(fā)器相角誤養(yǎng)();6——安全裕量角()。Y一般為5°~10°,△γ·般不超過10°,重疊角u可用式(6-20)、式(6-21)按最大電但在電動機制動時通過制動電流，此時除須滿足式(6-27)的安全換相條件外，還必須例如，某初軋機主傳動變流器供電系數(shù)，主傳動電機容量Pa=2800kW,額定轉(zhuǎn)速時的并聯(lián)整流線路(見表6-6),變壓器閥側(cè)相電壓U=445V,阻抗電壓百分?jǐn)?shù)e/100=0.12。實現(xiàn)可靠換相并在制動過程中不會出現(xiàn)過大制動電流的安全工作區(qū)，是處于式(6-27)和式(6-28)兩條特性曲線之間，即圖6-46中陰影部分，與制動電流I/I有關(guān)。為了保證變流裝置在運行時不超出安全工作區(qū)，在控制系統(tǒng)中，觸發(fā)裝置一般都設(shè)有最小觸發(fā)超前角β的限制回路，同時，為了盡可能提高變流裝置在逆變時的輸出電壓，降低變流變壓器閥側(cè)422電氣傳動自動化技術(shù)手冊電壓的設(shè)計值，最近設(shè)計研制的觸發(fā)裝置最小觸發(fā)超前角β的限制值一般不是恒定值，而是隨電動機制動電流的增加而增大。在此例中，實際調(diào)整采用的β...限制特建議選?。篒?=0時，最小觸發(fā)延遲角αm是設(shè)計變流裝置的重要參數(shù)，amm取得太大，會使變壓器及變流裝置的容量無謂增加，并使功率因數(shù)惡化；αmn選得過低，會使輸出電壓因沒有足夠的儲備而影響精度和快速性：,般選取時應(yīng)考慮下述因素：(1)無逆變運行情況的單向變流裝置(如電動機勵磁裝置)的a可按53~10°范圍選取；有逆變運行情況的可逆變流裝置，必須考慮am與βm相適應(yīng)：在有環(huán)流回路中，考慮到器件正向壓降以及回路電阻壓降，礦按α=F或a略小于F選取，以保證在環(huán)流回路中不存在電流的直流成分，在龍環(huán)流回路中，α可以取得小一些，-般情況下，大致在15°~30°范圍(2)采用鍋齒波移相時，在α=0附近變流裝置的放大系數(shù)較小。從動態(tài)性能考慮，不希望經(jīng)常工作在α=0附近，應(yīng)留有充分的裕量(例如取amia≥10°~15°)。6.2.1.5電流斷續(xù)對變流器工作特性的影響在電動機空載運行時，巖電路中電感不足，則有可能出現(xiàn)變流器輸出電流斷續(xù)的情況，其輸出電流和電壓波形及等效電路見圖6-47。在一般條件下，電路總電抗aL和電路總電阻R滿足wL>R,變流器輸出電壓平均值U?(V)和電流平均值1?(A)應(yīng)滿足下式：式中K?μ——計算系數(shù)(見表6-6);U——閥側(cè)相電壓有效值(V);m——整流電壓脈波數(shù)；a——觸發(fā)延遲角();λ——導(dǎo)通角();L——電路等效總電感量(包括附加電感和電源等效漏電感)(H);w——電源角頻率。在三相橋式整流電路中，m=6及Kμ=√6時，有第6章直流傳動系統(tǒng)423表達式中參變量是導(dǎo)通角λ,在不同觸發(fā)延遲角α?xí)r變流器的外特性見圖6-48。其中縱在導(dǎo)通角λ=2πl(wèi)m時所對應(yīng)的U。和I?值，是變流器開始轉(zhuǎn)入斷續(xù)工作狀態(tài)的臨界點，是設(shè)計變流器的重要參數(shù)，其有特殊的意義。此時，對?。合鄻蚴秸麟娐?當(dāng)m=6,Kuy=√6或者時，有式(6-29)、式(6-30)成立的臨界條件是變流器最小的觸發(fā)延遲角α應(yīng)大于臨界觸發(fā)延遲角α、并滿足在導(dǎo)通角λ很小時，不等式可用簡化形式表小為即在斷續(xù)工作范圍內(nèi)，對于確定的導(dǎo)通角A,都存在具對應(yīng)的臨界觸發(fā)延遲角α?。當(dāng)觸發(fā)延遲角α小于a?時，將出現(xiàn)導(dǎo)通的延遲滯后，并要求足夠的觸發(fā)脈沖寬度。在空載時，λ~0,若滯后角α≥π/m,則若α<πl(wèi)m,則臨界觸發(fā)延遲角在臨界連續(xù)A=2π/m時，臨界觸發(fā)延達角a、滿足424電氣傳動自動化技術(shù)手冊當(dāng)單相全波m=2時，αx=32.48°,當(dāng)三相半波m=3時，α=20.68°;當(dāng)三相全波m=6總之，在電流斷續(xù)區(qū)內(nèi)，變流器控制特性的特點是等效的內(nèi)阻加大，輸出特性軟化。由電流連續(xù)過渡到電流斷續(xù)所引起的變流器特性變化，往往造成系統(tǒng)動態(tài)性能惡化。通?？赏ㄟ^在控制系統(tǒng)內(nèi)加入某些自適應(yīng)環(huán)節(jié)或加大電路附加電感等方式解決。因此，計算變流器電路臨界連續(xù)點電流式(6-34),對電抗器電感量設(shè)計很有意義。6.2.2.1變流電壓的原始方程假定：①整流回路電感足夠大；②忽略變壓器及主電路饋線電阻，則式中U?——變流器輸出電壓平均值(V);K-----整流電壓計算系數(shù)(見表6-6);Kx—--換相電抗壓降計算系數(shù)(見表6-6);b——電網(wǎng)電壓下波動系數(shù)，無特殊要求時取b=0.95;αmia—最小觸發(fā)延遲角，cosa取0.85～1.0(在可逆變流系統(tǒng)中，有環(huán)流系統(tǒng)接近該值的下限，無環(huán)流時接近上限);e--變壓器阻抗電壓百分值(見表6-7);līma/1w——變壓器允許過載系數(shù)；Uu——變流變壓器二次相電壓(V);Um——晶閘管正向瞬態(tài)壓降，取1.5V;n----電流通過晶閘管的器件數(shù)。6.2.2.2變流變壓器二次相電壓對于電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按式(6-43)計算，變流器輸出電壓等于電動機額定電壓，即U?=Uwn。變壓器閥側(cè)相電壓(V)為對于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系數(shù)，按式(6-43)計算，變流器輸出電壓(V)為變壓器二次相電壓(V)為式中U電動機額定電壓(V);第6章直流傳動系統(tǒng)425Rw——電動機電樞回路附加電阻(Ω);對于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按式(6-46)選擇的二次相電壓Uy,還應(yīng)該校驗在電動機為額定轉(zhuǎn)速并超調(diào)5%及供電交流電網(wǎng)電壓下波動h=0.95時是否滿足下式：式中Un——額定勵磁電壓(V);一般情況下，勵磁電流不需要強勵；特殊場合下，要求勵磁電流超調(diào)，電流強勵倍數(shù)可考慮1.2～1.3倍。在要求勵磁電流快速變化的條件下，考慮L,di,/dt對輸出電壓的影響，電壓強迫倍數(shù)一般取2～4倍。在實際應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)變流器系列已規(guī)定了閥側(cè)電壓值，使用時可不必計算。例如，對中小功率裝置，品闡管變流器主電路采用三相全控橋線路時，變流變壓器二次線電壓和直流電一次(閥側(cè))相電流(A)為426電氣傳動自動化技術(shù)手冊K—…二次(閥側(cè))相電流計算系數(shù)(見表6-6)。系統(tǒng)電動機額定電壓電動機額定電壓在品闡管供電時，x=1m;在晶閘管勵磁時，則等于額定勵磁電流，即1ax=I。在有環(huán)流系統(tǒng)中，變壓器設(shè)有兩套獨立的二次繞組(見表6-5),在轉(zhuǎn)矩換向時輪換通電，每套二次繞組的通電持續(xù)率是50%。一次相電流(A)為通?？紤]環(huán)流變流變壓器…次(剛側(cè))相電流(A)為式中K?——-次(網(wǎng)側(cè))相電流計算系數(shù)(見表6-