第三章 直流可逆調(diào)速系統(tǒng)

1、 直流可逆調(diào)速系統(tǒng)第第 3 章章問題的提出問題的提出 有許多生產(chǎn)機械要求電動機既能正轉(zhuǎn)，又能反轉(zhuǎn)，而且常常還需要快速地起動和制動，這就需要電力拖動系統(tǒng)具有四象限運行的特性，也就是說，需要可逆可逆的調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)。 改變電樞電壓的極性，或者改變勵磁磁通的方向，都能夠改變直流電機的旋轉(zhuǎn)方向，這本來是很簡單的事。 然而當(dāng)電機采用電力電子裝置供電時，由于電力電子器件的單向?qū)щ娦噪娏﹄娮悠骷膯蜗驅(qū)щ娦?，問題就變得復(fù)雜起來了，需要專用的可逆電力電子裝置和自動控制系統(tǒng)。3.1直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成 根據(jù)電機理論，改變電樞電壓的極性，或者改變勵磁磁通的方向，都能夠改變直流電機的旋轉(zhuǎn)

2、方向。因此，V-M系統(tǒng)的可逆線路有兩種方式：l電樞反接可逆線路；l勵磁反接可逆線路。1. 電樞反接可逆線路 電樞反接可逆線路的形式有多種，這里介紹如下3種方式：（1）接觸器開關(guān)切換的可逆線路（2）晶閘管開關(guān)切換的可逆線路（3）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路（1） 接觸器開關(guān)切換的可逆線路 KMF閉合，電動機正轉(zhuǎn)； KMR閉合，電動機反轉(zhuǎn)。Ud+IdIdM（2）晶閘管開關(guān)切換的可逆線路 VT1、VT4導(dǎo)通，電動機正轉(zhuǎn)； VT2、VT3導(dǎo)通，電動機反轉(zhuǎn)。晶閘管開關(guān)切換的可逆線路UdIdMVT1VT2VT3VT4+Id 接觸器切換可逆線路的特點 優(yōu)點： 僅需一組晶閘管裝置，簡單、經(jīng)濟。 缺點：有觸點切

3、換，開關(guān)壽命短； 需自由停車后才能反向，時間長。 應(yīng)用：不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械。（3）兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆線路 較大功率的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用晶閘管-電動機系統(tǒng)。由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕枰赡孢\行時經(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。Idb) 運行范圍圖4-2 兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)可逆線路 n 兩組晶閘管裝置反并聯(lián)可逆供電方式- n-IdnO正向反向a) 電路結(jié)構(gòu)MVRVFId-Id+-+- 兩組晶閘管裝置可逆運行模式 電動機正轉(zhuǎn)時，由正組晶閘管裝置VF供電； 反轉(zhuǎn)時，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機的起

4、、制動和升、降速。 但是，不允許讓兩組晶閘管同時處于整流狀態(tài)，否則將造成電源短路，因此對控制電路提出了嚴格的要求。 2. 勵磁反接可逆線路 改變勵磁電流的方向也能使電動機改變轉(zhuǎn)向。與電樞反接可逆線路一樣，可以采用接觸器開關(guān)或晶閘管開關(guān)切換方式，也可采用兩組晶閘管反并聯(lián)供電方式來改變勵磁方向。 勵磁反接可逆線路見下圖，電動機電樞用一組晶閘管裝置供電，勵磁繞組由另外的兩組晶閘管裝置供電。勵磁反接可逆供電方式晶閘管反并聯(lián)勵磁反接可逆線路MVId+-VR VFIf-If+-+- 勵磁反接的特點 優(yōu)點：供電裝置功率小。 由于勵磁功率僅占電動機額定功率的15%，因此，采用勵磁反接方案，所需晶閘管裝置的容量

5、小、投資少、效益高。 缺點：改變轉(zhuǎn)向時間長。 由于勵磁繞組的電感大，勵磁反向的過程較慢；又因電動機不允許在失磁的情況下運行，因此系統(tǒng)控制相對復(fù)雜一些。小小 結(jié)結(jié)（1）V-M系統(tǒng)的可逆線路可分為兩大類：系統(tǒng)的可逆線路可分為兩大類： 電樞反接可逆線路電樞反接反向過程快，但需要較大容量的晶閘管裝置； 勵磁反接可逆線路勵磁反接反向過程慢，控制相對復(fù)雜，但所需晶閘管裝置容量小。（2）每一類線路又可用不同的換向方式：每一類線路又可用不同的換向方式： 接觸器切換線路適用于不經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械； 晶閘管開關(guān)切換線路適用于中、小功率的可逆系統(tǒng)； 兩組晶閘管反并聯(lián)線路適用于各種可逆系統(tǒng)。3.2 晶閘管直流可逆系

6、統(tǒng)的回饋制動1. 晶閘管裝置的整流和逆變狀態(tài) 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)。 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（4-1） coscosmsinmd0maxmd0UUU當(dāng)控制角為 90，晶閘管裝置處于整流狀態(tài)；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 為負值。為了方便起見，定義逆變角 = 180 ，則逆變電壓公式可改寫為 Ud0 = Ud0 max cos（4-2） 逆變電壓公式-+UdRM+-nEV-2. 單組晶閘管裝置的有源逆變 單組晶閘管裝置供電的V-M系統(tǒng)在拖動

7、起重機類型的負載時也可能出現(xiàn)整流和有源逆變狀態(tài)。 a）整流狀態(tài)：提升重物， 90，Ud E，n 0由電網(wǎng)向電動機提供能量。PId+-+-UdRMnEV-b）逆變狀態(tài)：放下重物 90，Ud E，n 0 由電動機向電網(wǎng)回饋能量。 PIdn- nIdTe提升放下c）機械特性 整流狀態(tài)： 電動機工作于第1象限； 逆變狀態(tài)： 電動機工作于第4象限。TL圖4-3 單組V-M系統(tǒng)帶起重機類型負載時的整流和逆變狀態(tài) 3. 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f明兩組晶閘管

8、裝置反并聯(lián)可逆線路的工作原理。圖4-4 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)R-+Ud0 fM+-nEVF-a)正組整流電動運行 a) 正組晶閘管裝置VF整流 VF處于整流狀態(tài)： 此時， f 90，Ud0f E， n 0 電機從電路輸入能量作電動運行。PIdb) 反組晶閘管裝置VR逆變 當(dāng)電動機需要回饋制動時，由于電機反電動勢的極性未變，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VF流通的。這時，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)。b) 兩組晶閘管反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)的反組逆變狀態(tài)+-+-Ud0rRMnEVR- VR逆變處于狀態(tài)： 此時，r

9、 90，E |Ud0r|， n 0 電機輸出電能實現(xiàn)回饋制動。PIdc）機械特性范圍Id-Idn反組逆變回饋制動正組整流電動運動c) 機械特性運行范圍 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。4. V-M系統(tǒng)的四象限運行 在可逆調(diào)速系統(tǒng)中，正轉(zhuǎn)運行時可利用反組晶閘管實現(xiàn)回饋制動，反轉(zhuǎn)運行時同樣可以利用正組晶閘管實現(xiàn)回饋制動。這樣，采用兩組晶閘管裝置的反并聯(lián)，就可實現(xiàn)電動機的四象限運行。 歸納起來，可將可逆線路正反轉(zhuǎn)時晶閘管裝置和電機的工作狀態(tài)列于表4-1中。 表表4-1 V-M系統(tǒng)反并聯(lián)可逆線路的工作狀態(tài)系統(tǒng)反并聯(lián)可逆線路的工作狀態(tài) V

10、-M系統(tǒng)的工作狀態(tài)正向運行正向制動反向運行反向制動電樞端電壓極性+電樞電流極性+電機旋轉(zhuǎn)方向+電機運行狀態(tài)電動電動回饋發(fā)電回饋發(fā)電電動電動回饋發(fā)電回饋發(fā)電晶閘管工作的組別和狀態(tài)正組整流正組整流反組逆變反組逆變反組整流反組整流正組逆變正組逆變機械特性所在象限一一二二三三四四 反并聯(lián)的晶閘管裝置的其他應(yīng)用 即使是不可逆的調(diào)速系統(tǒng)，只要是需要快速的回饋制動，常常也采用兩組反并聯(lián)的晶閘管裝置，由正組提供電動運行所需的整流供電，反組只提供逆變制動。 這時，兩組晶閘管裝置的容量大小可以不同，反組只在短時間內(nèi)給電動機提供制動電流，并不提供穩(wěn)態(tài)運行的電流，實際采用的容量可以小一些。3.3 有環(huán)流的可逆調(diào)速系統(tǒng)

11、 3.3.1 環(huán)流及其種類 環(huán)流的定義： 采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時出現(xiàn)，便會產(chǎn)生不流過負載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流，如下圖中所示。圖4-5 反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流 MVR VFUd0f+-+Ud0rRrecRrecRa- 環(huán)流的形成IdIcIc 環(huán)流Id 負載電流 環(huán)流的危害和利用 危害：一般地說，這樣的環(huán)流對負載無益，徒然加重晶閘管和變壓器的負擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時會導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)該予以抑制或消除。 利用：只要合理的對環(huán)流進行控制，保證晶閘管的安全工作，可以利用環(huán)流作為流過晶閘管的基本負載電流，使電動機在空載或輕載

12、時可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。 環(huán)流的分類 在不同情況下，會出現(xiàn)下列不同性質(zhì)的環(huán)流： （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穩(wěn)定工作時出現(xiàn)的環(huán)流，其中又有兩類： 直流平均環(huán)流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。 瞬時脈動環(huán)流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，瞬時電壓差仍會產(chǎn)生脈動的環(huán)流，稱作瞬時脈動環(huán)流。 環(huán)流的分類（續(xù)）（2）動態(tài)環(huán)流）動態(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。3.3.2 直流平均環(huán)流與配合控制 在兩

13、組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)中，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相連，必然產(chǎn)生較大的直流平均環(huán)流。為了防止直流平均環(huán)流的產(chǎn)生，需要采取必要的措施，比如： 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； 采用配合控制的策略，使一組晶閘管裝置工作在整流狀態(tài)，另一組則工作在逆變狀態(tài)。（1）配合控制原理 為了防止產(chǎn)生直流平均環(huán)流，應(yīng)該當(dāng)正組處于整流狀態(tài)時，強迫讓反組處于逆變狀態(tài)，且控制其幅值與之相等，用逆變電壓把整流電壓 頂住，則直流平均環(huán)流為零。于是 Ud0r = Ud0f 由式（4-1）， Ud0f = Ud0 max cosf Ud0f = Ud

14、0 max cosr其中 f 和r 分別為VF和VR的控制角。 由于兩組晶閘管裝置相同，兩組的最大輸出電壓 Ud0max 是一樣的，因此，當(dāng)直流平均環(huán)流為零時，應(yīng)有 cos r = cos f或 r + f = 180 （4-3）如果反組的控制用逆變角 r 表示，則 f = r （4-4） 由此可見，按照式（4-4）來控制就可以消除直流平均環(huán)流，這稱作 = 配合控制。為了更可靠地消除直流平均環(huán)流，可采用 f r （4-5） （2）配合控制方法 為了實現(xiàn)配合控制，可將兩組晶閘管裝置的觸發(fā)脈沖零位都定在90，即 當(dāng)控制電壓 Uc= 0 時，使 f = r = 90，此時 Ud0f = Ud0r =

15、 0 ，電機處于停止?fàn)顟B(tài)。 增大控制電壓Uc 移相時，只要使兩組觸發(fā)裝置的控制電壓大小相等符號相反就可以了。這樣的觸發(fā)控制電路示于下圖。圖4-6 = 配合控制電路GTF-正組觸發(fā)裝置 GTR-反組觸發(fā)裝置 AR-反號器 MVRVFRrecRrec-1ARGTRGTFUcRaM（3） = 配合控制電路 在如圖電路中，用同一個控制電壓去控制兩組觸發(fā)裝置，正組觸發(fā)裝置GTF由 Uc 直接控制，而反組觸發(fā)裝置GTR由 控制， 是經(jīng)過反號器AR后獲得的。 ccUU-cU（4） = 配合控制特性 = 配合控制系統(tǒng)的移相控制特性示于下圖。移相時，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)，這是指控

16、制角的工作狀態(tài)而言的。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（5） = 控制的工作狀態(tài)待逆變狀態(tài)待逆變狀態(tài) 實際上，這時逆變組除環(huán)流外并未流過負載電流，也就沒有電能回饋電網(wǎng)，確切地說，它只是處于“待逆變狀態(tài)”，表示該組晶閘管裝置是在逆變角控制下等待工作。逆變狀態(tài)逆變狀態(tài) 只有在制動時，當(dāng)發(fā)出信號改變控制角后，同時降低了整流電壓和逆變電壓的幅值，一旦電機反電動勢 E |Ud0r| = |Ud0f|，整流組電流將被截止，逆變組才真正投入逆變工作，使電機產(chǎn)生回饋

17、制動，將電能通過逆變組回饋電網(wǎng)。 = 控制的工作狀態(tài)（續(xù)） 待整流狀態(tài)待整流狀態(tài) 同樣，當(dāng)逆變組工作時，另一組也是在等待著整流，可稱作處于“待整流狀態(tài)”。 所以，在 = 配合控制下，負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，在任何時候，實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)。（6）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，必須在控制電路中采用限幅作用，形成最小逆變角min保護。與此同時，對 角也實施 min 保護，以免出現(xiàn) Ud0f Ud0r 而產(chǎn)生直流平均環(huán)流。通常取30minmin3.3.3 瞬時脈

18、動環(huán)流及其抑制（1） 瞬時的脈動環(huán)流產(chǎn)生的原因：瞬時的脈動環(huán)流產(chǎn)生的原因： 采用配合控制已經(jīng)消除了直流平均環(huán)流，但是，由于晶閘管裝置的輸出電壓是脈動的，造成整流與逆變電壓波形上的差異，仍會出現(xiàn)瞬時電壓的情況，從而仍能產(chǎn)生瞬時的脈動環(huán)流。這個瞬時脈動環(huán)流是自然存在的，因此配合控制有環(huán)流可逆系統(tǒng)又稱作自然環(huán)流系統(tǒng)。（2）瞬時脈動環(huán)流產(chǎn)生情況舉例）瞬時脈動環(huán)流產(chǎn)生情況舉例 瞬時電壓差和瞬時脈動環(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)生瞬時脈動環(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單。圖4-9 配合控制的三相零式反并聯(lián)可逆線路的瞬時脈動

19、環(huán)流 a) 三相零式可逆線路和瞬時脈動環(huán)流回路 -Ud0fLc1RrecRrecUd0rVFVR 三相零式反并聯(lián)可逆線路IdIcp 三相零式反并聯(lián)的電壓波形d) 瞬時電壓差和瞬時脈動環(huán)流波形 b)整流電壓波形 c) 逆變電壓波形 abcaud0r0w tp2 pUd0rw tIcpicpud0f ud0fw tabca0p2 pUd0f0rud0 瞬時脈動環(huán)流的產(chǎn)生 正組整流電壓和反組逆變電壓之間的瞬時電壓差， ud0 = ud0f ud0r 其波形繪于圖4-9d。由于這個瞬時電壓差的存在，便在兩組晶閘管之間產(chǎn)生了瞬時脈動環(huán)流 icp，也繪在圖4-9d中。 瞬時脈動環(huán)流的直流分量 由于晶閘管的

20、內(nèi)阻很小，環(huán)流回路的阻抗主要是電感，所以不能突變，并且落后于ud0 ；又由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，只能在一個方向脈動，所以瞬時脈動環(huán)流也有直流分量 Icp （見圖4-9d），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。（3）瞬時脈動環(huán)流的抑制 直流平均環(huán)流可以用配合控制消除，而瞬時脈動環(huán)流卻是自然存在的。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，如圖4-9a中的 Lc1和 Lc2 。 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5%10%來設(shè)計。 環(huán)流電抗器的設(shè)置 三相零式反并聯(lián)可逆線路必須在正、反兩個回路中各設(shè)一個環(huán)流電抗器，

21、因為其中總有一個電抗器會因流過直流負載電流而飽和，失去限流作用。 例如： 在圖 4-9a 中當(dāng)正組VF整流時，流過負載電流，使 Lc1 鐵芯飽和，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，只能依靠 Lc1限制環(huán)流。l 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個環(huán)流電抗器。12MVFVRabcABC-環(huán)流電抗器的設(shè)置（續(xù)）MVFVRabcABCabc-環(huán)流電抗器的設(shè)置（續(xù)）l在三相橋式交叉連接可逆線路中，由于電源獨立，每一組橋只有一條環(huán)流通道，因此只要設(shè)置2個環(huán)流電抗器。3.3.4 = 配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)制動過程分析(注意圖中標

22、號：U*n代表給定電壓，Un代表反饋電壓)1. 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUctKFKR+- - 主電路 主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，VF整流； 反轉(zhuǎn)時，VF逆變。 反組晶閘管VR，由GTR控制觸發(fā)， 反轉(zhuǎn)時，VR整流； 正轉(zhuǎn)時，VR逆變。 給定與檢測電路（轉(zhuǎn)速） 根據(jù)可逆系統(tǒng)正反向運行的需要，給定電壓、轉(zhuǎn)速反饋電壓、電流反饋電壓都應(yīng)該能夠反映正和負的極性。這里 給定電壓：正轉(zhuǎn)時，KF閉合， U*n=“+”； 反轉(zhuǎn)

23、時，KR閉合， U*n=“-”。 轉(zhuǎn)速反饋：正轉(zhuǎn)時， Un=“-”， 反轉(zhuǎn)時， Un=“+”。 給定與檢測電路（電流）電流反饋電壓： 正轉(zhuǎn)時，Ui =“+”； 反轉(zhuǎn)時，Ui =“-”。注意：由于電流反饋應(yīng)能否反映極性，因此圖中的電流互感器需采用直流電流互感器或霍爾變換器，以滿足這一要求。 控制電路 控制電路采用典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，其中：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR控制轉(zhuǎn)速，設(shè)置雙向輸出限幅電路，以限制最大起制動電流；電流調(diào)節(jié)器ACR控制電流，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 。2. 控制方式 采用同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路時，移相控制特性是線性的，兩組觸發(fā)裝置的

24、控制特性如圖所示。 rmin180o 0o- UcmUcmUc90o90o0o 180o fmin fmin rmin r fCTRCTFUc1 反轉(zhuǎn)時： l 0， r 90，VR整流： Ud0r =“+”；lUc 0， f 0， f 90，VF整流： Ud0f =“+”；l 0， r 90，VR逆變： Ud0r =“-”。 停轉(zhuǎn)時：Uc = 0， r = f = 90， Ud0f = Ud0r = 0。 AR =“-” VR逆變3. 工作過程 正向運行過程：KF閉合， U*n=“+” U*i=“-” Uc =“+”cU電動機正向運行VF整流正向運行過程系統(tǒng)狀態(tài)+ - - - -+Id有環(huán)流系

25、統(tǒng)正向運行過程MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUctKFKR+-Pnn 制動過程 整個制動過程可以分為兩個主要階段，其中還有一些子階段。主要階段分為： I. 本橋逆變階段； II.反橋制動階段。 現(xiàn)以正向制動為例，說明有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的制動過程。 I. 本組逆變階段 在這階段中，電流由正向負載電流下降到零，其方向未變，因此只能仍通過正組VF流通，具體過程如下：l發(fā)出停車（或反向）指令后，轉(zhuǎn)速給定電壓突變?yōu)榱悖ɑ蜇撝担?；lASR輸出躍變到正限幅值 +U*im ；lACR輸出躍變成負限幅值 -Uctm ；lVF由

26、整流狀態(tài)很快變成的逆變狀態(tài)，同時反組VR由待逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)變成待整流狀態(tài)。l在VF-M回路中，由于VF變成逆變狀態(tài)，極性變負，而電機反電動勢 E 極性未變，迫使電流迅速下降，主電路電感迅速釋放儲能，企圖維持正向電流，這時d0rd0fdddUUEtIL-大部分能量通過 VF 回饋電網(wǎng)，所以稱作“本橋逆變階段”。由于電流的迅速下降，這個階段所占時間很短，轉(zhuǎn)速來不及產(chǎn)生明顯的變化，其波形圖見圖4-10中的階段 I 。本橋逆變過程系統(tǒng)狀態(tài)MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUctKFKR+-+ - - - -+Id0+-+-.

27、反橋制動階段 當(dāng)主電路電流下降過零時，本橋逆變終止，第 I 階段結(jié)束，轉(zhuǎn)到反組 VR 工作，開始通過反組制動。從這時起，直到制動過程結(jié)束，統(tǒng)稱“反橋制動階段”。 反橋制動階段又可分成三個子階段：l反接制動子階段；l反橋回饋制動子階段；l反向減流子階段。l 反接制動子階段 （1）Id 過零并反向，直至到達 - Idm 以前，ACR并未脫離飽和狀態(tài)，其輸出仍為 - Uctm 。這時，VF和 VR 輸出電壓的大小都和本橋逆變階段一樣，但由于本組逆變停止，電流變化延緩， 的數(shù)值略減，使d0rd0fdddUUEtIL-tILddd（2）反組VR由“待整流”進入整流，向主電路提供 Id 。 由于反組整流電

28、壓 Ud0r 和反電動勢 E 的極性相同，反向電流很快增長，電機處于反接制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速明顯地降低，因此，又可稱作“反接制動狀態(tài)”。反接制動過程系統(tǒng)狀態(tài)+ -MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA LdUctKFKR+-+ - - - -+0+-+Id-l反橋回饋制動子階段 當(dāng)反向電流達到 Idm 并略有超調(diào)時，ACR輸出電壓 Uct 退出飽和，其數(shù)值很快減小，又由負變正，然后再增大，使VR回到逆變狀態(tài)，而 VF 變成待整流狀態(tài)。此后，在ACR的調(diào)節(jié)作用下，力圖維持接近最大的反向電流 Idm ，因而0dddtILd0rd0

29、fUUE 電機在恒減速條件下回饋制動，把動能轉(zhuǎn)換成電能，其中大部分通過 VR 逆變回饋電網(wǎng)，過渡過程波形為圖4-10中的第 II2 階段，稱作“反橋回饋制動階段”或“反橋逆變階段”。 由圖可見，這個階段所占的時間最長，是制動過程中的主要階段。 反橋回饋制動過程系統(tǒng)狀態(tài)+ -MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA LdUctKFKR+-+ - - - -+0+-+ Id+-+- -l反向減流子階段 在這一階段，轉(zhuǎn)速下降得很低，無法再維持 -Idm，于是電流立即衰減。 在電流衰減過程中，電感 L上的感應(yīng)電壓 LdId/dt

30、支持著反向電流，并釋放出存儲的磁能，與電動機斷續(xù)釋放出的動能一起通過VR逆變回饋電網(wǎng)。 如果電機隨即停止，整個制動過程到此結(jié)束。+ -MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA LdUctKFKR+-+ - - - -+0+-+ Id+-+- 反向減流過程系統(tǒng)狀態(tài)0000000-制動過程系統(tǒng)響應(yīng)曲線圖4-10 配合控制有環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)正向制動過渡過程波形Un*0Un0Ui0Uct0Id0En,0tttttt回 饋 制 動反 接 制 動反 橋 制 動本橋逆變n 反向起動 如果需要在制動后緊接著反轉(zhuǎn)， Id = -Idm的

31、過程就會延續(xù)下去，直到反向轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時為止。 由于正轉(zhuǎn)制動和反轉(zhuǎn)起動的過程完全銜接起來，沒有間斷或死區(qū)，這是有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，適用于要求快速正反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。MVRVF-1ARGTRGTFUctASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUctKFKR+-+ - - - -+Id0+-+反向起動過程系統(tǒng)狀態(tài)Id-+-+-00-+-+-+-IdL Id n Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 ttIVVVIt5 t6 -Idm -IdL n* -n* 有環(huán)流系統(tǒng)可逆運行曲線3.4 無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng) 概述概述 有環(huán)流可逆系統(tǒng)雖然

32、具有反向快、過渡平滑等優(yōu)點，但設(shè)置幾個環(huán)流電抗器終究是個累贅。因此，當(dāng)工藝過程對系統(tǒng)正反轉(zhuǎn)的平滑過渡特性要求不很高時，特別是對于大容量的系統(tǒng)，常采用既沒有直流平均環(huán)流又沒有瞬時脈動環(huán)流的無環(huán)流控制可逆系統(tǒng)。 系統(tǒng)分類 按照實現(xiàn)無環(huán)流控制原理的不同，無環(huán)流可逆系統(tǒng)又有大類：l 邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)；l 錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)。 控制原理l邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng) 當(dāng)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，使它完全處于阻斷狀態(tài)，以確保兩組晶閘管不同時工作，從根本上切斷了環(huán)流的通路，這就是邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)。l 錯位控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng) 在錯位控制的無環(huán)流

33、可逆系統(tǒng)中，同樣采用配合控制的觸發(fā)移相方法，但兩組脈沖的關(guān)系是 r + f = 300 ，甚至是 r + f = 360 ，也就是說，初始相位整定在 r = f = 150 或180。 這樣，當(dāng)待逆變組的觸發(fā)脈沖來到時，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)然就不會產(chǎn)生瞬時脈動環(huán)流了。 鑒于目前錯位控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)實際應(yīng)用已經(jīng)較少，本課程不再詳細介紹。1. 邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng) 本節(jié)將著重討論邏輯控制的無環(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。 （1）系統(tǒng)的組成）系統(tǒng)的組成 邏輯控制的無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)（以下簡稱“邏輯無環(huán)流系統(tǒng)”）的原理框圖示于下圖該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點為：

34、 邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4-11 邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUctfUbefUberUctrU*i+UiU*iUi0LdAR-+系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點 主電路采用兩組晶閘管裝置反并聯(lián)線路； 由于沒有環(huán)流，不用設(shè)置環(huán)流電抗器； 仍保留平波電抗器 Ld ，以保證穩(wěn)定運行時電流波形連續(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)兩個電流調(diào)節(jié)器，1ACR用來控制正組觸發(fā)裝置GTF，2ACR控制反組觸發(fā)裝置GTR；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點（續(xù)） 1ACR的給定信號經(jīng)反號器AR作為2ACR的給定信號，因此電流反饋信號的極

35、性不需要變化，可以采用不反映極性的電流檢測方法。 為了保證不出現(xiàn)環(huán)流，設(shè)置了無環(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)進行正、反組的自動切換，其輸出信號 Ubef 用來控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖或開放，Uber 用來控制反組觸發(fā)脈沖的封鎖或開放。 ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUctfUbefUberUctrU*i+UiU*iUi0LdAR（2）工作原理 正向運行：+-+-+-+- ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUctfUbefUberUctrU*i+U

36、iU*iUi0LdARn 反向運行-+-2無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)（1）邏輯控制環(huán)節(jié)的設(shè)計要求）邏輯控制環(huán)節(jié)的設(shè)計要求 DLC的輸入要求： 分析V-M系統(tǒng)四象限運行的特性，有如下共同特征：l正向運行和反向制動時，電動機轉(zhuǎn)矩方向為正，即電流為正；l反向運行和正向制動時，電動機轉(zhuǎn)矩方向為負，即電流為負。因此，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)矩信號作為DLC的輸入信號。 由于ACR的輸出信號正好代表了轉(zhuǎn)矩方向，即有： 正向運行和反向制動時，U*i為正； 反向運行和正向制動時，U*i為負。 又因為 U*I 極性的變化只表明系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩反向的意圖，轉(zhuǎn)矩極性的真正變換還要滯后一段時間。只有在實際電流過零時，才開始反向，因此，需要檢測零電流信號作為DLC的另一個輸入信號。n DLC的輸出要求l正向運