11 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

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1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)—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)1內(nèi)容提要?調(diào)速系統(tǒng)的四象限運(yùn)行?直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)?V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2?電動(dòng)機(jī)除電動(dòng)轉(zhuǎn)矩外還須產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械快速的減速、停車與正反向運(yùn)行等功能。?在轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的坐標(biāo)系上，就是四象限運(yùn)行的功能，?這樣的調(diào)速系統(tǒng)需要正反轉(zhuǎn)，故稱可逆調(diào)速系統(tǒng)。圖4-1調(diào)速系統(tǒng)的四象限運(yùn)行34.1直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)圖2-10簡(jiǎn)單的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)4圖2-11有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)54.1.1橋式可

2、逆PWM變換器圖4-2橋式可逆PWM變換器電路6U?U??U??Ug1g4g2g3在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，?當(dāng)0≤t

3、消除靜磨擦死區(qū)；（3）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍大；（4）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。?雙極式控制方式的不足之處是：在工作過程中，4個(gè)開關(guān)器件可能都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且在切換時(shí)可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)。84.1.2直流PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反向的過渡過程?a點(diǎn)過渡到b點(diǎn)，I從正向I降ddL低為零。?b點(diǎn)過渡到c點(diǎn)，I從零反向上d升到允許的制動(dòng)電流-I。dm?c點(diǎn)過渡到d點(diǎn)，回饋制動(dòng)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速將減速到0。?d點(diǎn)

4、過渡到e點(diǎn)，反向起動(dòng)狀態(tài),轉(zhuǎn)速要超調(diào)，轉(zhuǎn)速環(huán)退飽和。?在f點(diǎn)穩(wěn)定工作，電樞電流與負(fù)載電流-I相等。dL圖4-4在坐標(biāo)系上表示的電動(dòng)機(jī)反向軌跡94.1.3直流PWM功率變換器的能量回饋濾波大電容放電電阻H型橋式PWM變換器整流器圖4-5橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的原理圖10?當(dāng)可逆系統(tǒng)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，直流PWM功率變換器把機(jī)械能變?yōu)殡娔芑仞伒街绷鱾?cè)，?由于二極管整流器導(dǎo)電的單向性，電能不可能通過整流器送回交流電網(wǎng)，只能向?yàn)V波電容充電，使電容兩端電壓升高，稱作泵升電壓。?當(dāng)PWM控制器檢測(cè)到泵升電壓高于規(guī)定值時(shí)，開關(guān)器件

5、VTb導(dǎo)通，使制動(dòng)過程中多余的動(dòng)能以銅耗的形式消耗在放電電阻中。?在突加交流電源時(shí)，大電容量濾波電容C相當(dāng)于短路，會(huì)產(chǎn)生很大的充電電流，容易損壞整流二極管。為了限制充電電流，在整流器和濾波電容之間串入限流電阻。?合上電源后，經(jīng)過延時(shí)或當(dāng)直流電壓達(dá)到一定值時(shí)，閉合接觸器觸點(diǎn)K把電阻短路，以免在運(yùn)行中造成附加損耗。114.1.4單片微機(jī)控制的PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)?三相交流電源經(jīng)不可控整流器變換為電壓恒定的直流電源，再經(jīng)過直流PWM變換器得到可調(diào)的直流電壓，給直流電動(dòng)機(jī)供電。?檢測(cè)回路包括電壓、電流、溫度和轉(zhuǎn)速檢測(cè)，轉(zhuǎn)速檢測(cè)

6、用數(shù)字測(cè)速。?微機(jī)控制具備故障檢測(cè)功能，對(duì)電壓、電流、溫度等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警。?一般選用專為電機(jī)控制設(shè)計(jì)的單片微機(jī)，配以顯示、鍵盤等外圍電路，通過通信接口與上位機(jī)或其他外設(shè)交換數(shù)據(jù)。12圖4-6微機(jī)數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖13主電路仿真?主電流仿真：控制電壓在2.5s由0.8變?yōu)?0.814?直流PWM調(diào)制波形，為了避免上下橋臂的兩個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，使兩個(gè)管子的控制信號(hào)寬度略有差異15?轉(zhuǎn)速和電樞電流16PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)仿真?給定電壓在2.5s由10變?yōu)?1017?轉(zhuǎn)速和電流波形184.2V

7、-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)圖4-8兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)可逆線路19正組晶閘管裝置VF整流狀態(tài)?VF處于整流狀態(tài)???90°，fU?E，d0fn?0?電動(dòng)機(jī)從電路輸入能量作電動(dòng)運(yùn)圖4-9兩組晶閘管反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)的正組整流和反組逆變狀態(tài)行，運(yùn)行在第Ⅰ(a)正組整流電動(dòng)運(yùn)行象限。20反組晶閘管裝置VR逆變狀態(tài)?VR逆變處于狀態(tài)???90°，rE>

8、U

9、，n>0d0r?電機(jī)輸出電能實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。?V-M系統(tǒng)工作在圖3-4兩組晶閘管反并聯(lián)可逆V-M第二象限。系統(tǒng)的正組整流和反組逆變狀態(tài)(b)反組逆變回饋制動(dòng)21圖4-9兩組

10、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)(c)機(jī)械特性允許范圍222．V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流問題圖4-10反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流I—負(fù)載電流I—環(huán)流R—整流裝置內(nèi)阻R—電樞電阻dcreca23?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正負(fù)相連，必然產(chǎn)生較大的直流平均環(huán)流。?應(yīng)