電力拖動教程精品課件

1、電力拖動教程第1頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四4.1 可逆直流調速系統(tǒng)內容提要問題的提出晶閘管-電動機系統(tǒng)的可逆線路晶閘管-電動機系統(tǒng)的回饋制動兩組晶閘管可逆線路中的環(huán)流有環(huán)流可逆調速系統(tǒng)無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)第2頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四問題的提出 有許多生產機械要求電動機既能正轉，又能反轉，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，需要可逆的調速系統(tǒng)。第3頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四問題的提出（續(xù)）只有改變電磁轉矩的方向，才能改變轉速的方向。 改變電樞電流的方向改

2、變勵磁電流的方向第4頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四一。 單片微機控制的PWM可逆直流調速系統(tǒng) 第5頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四主電路：Ug4M+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT3ABMVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4第6頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四正反轉的實現(xiàn) 調速時， PWM信號占空比 的可調范圍為0 1 ，使UPEM的輸出平均電壓系數(shù)的變化范圍為 1 0.5時， 為正，電機正轉當 |Ud0r|， n 0 電機輸出電能實現(xiàn)回饋制動。PId第28頁，共58頁

3、，2022年，5月20日，17點48分，星期四（3）機械特性范圍圖4-4c 機械特性運行范圍 整流狀態(tài) V-M系統(tǒng)工作在第一象限。 逆變狀態(tài) V-M系統(tǒng)工作在第二象限。Id-Idn反組逆變回饋制動正組整流電動運動O第29頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四4. V-M系統(tǒng)的四象限運行 在可逆調速系統(tǒng)中，正轉運行時可利用反組晶閘管實現(xiàn)回饋制動，反轉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時晶閘管裝置和電機的工作狀態(tài)列于表4-1中。 第30頁，共58頁，2022年，5月20日，17點

4、48分，星期四MVRVFId-Id+-+-第31頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四表4-1 V-M系統(tǒng)反并聯(lián)可逆線路的工作狀態(tài) V-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+電機旋轉方向+電機運行狀態(tài)電動回饋發(fā)電電動回饋發(fā)電晶閘管工作的組別和狀態(tài)正組整流反組逆變反組整流正組逆變機械特性所在象限一二三四第32頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四 反并聯(lián)的晶閘管裝置的其他應用 即使是不可逆的調速系統(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

5、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。第33頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四三. 可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流問題 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。第34頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四圖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

6、負載電流 第35頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四 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，消耗功率，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。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。第36頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四 環(huán)流的分類 在不同情況下，會出現(xiàn)下列不同性質的環(huán)流： （1）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，

7、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，瞬時電壓差仍會產生脈動的環(huán)流，稱作瞬時脈動環(huán)流。 （2）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。 第37頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四圖4-5 反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流 MVR VFUd0f+-+Ud0rRrecRrecRa-2. 直流平均環(huán)流與配合控制第38頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四 在兩組晶閘管反并聯(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

8、組的直流平均電壓正負相連，必然產生較大的直流平均環(huán)流。為了防止直流平均環(huán)流的產生，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；無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)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)。第39頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四（1）配合控制原理 為了防止產生直流平均環(huán)流，應該當正組處于整流狀態(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 Ud0f = Ud0 max cosf Ud0f = Ud0 max cos

9、r其中 f 和r 分別為VF和VR的控制角。第40頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四 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，當直流平均環(huán)流為零時，應有 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） 第41頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四 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第42頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四（2）配合

10、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，即當控制電壓 Uc= 0 時，使 f = r = 90，此時 Ud0f = Ud0r = 0 ，電機處于停止狀態(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。第43頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四圖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） = 配合控制電路第44頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四 在如圖電路中，

11、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， 是經過反號器AR后獲得的。 第45頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四圖4-7 =配合控制特性 - UcmUc90o rmin180o 0oUcm90o0o 180o fmin fmin rmin r fGTRGTFUc1r f（4） = 配合控制特性第46頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc-四. = 配合控制的有環(huán)流可逆V-M

12、系統(tǒng)第47頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四最小逆變角限制 為了防止 “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) 直流平均環(huán)流。一般取第48頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四瞬時脈動環(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。 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510%來設計。第49頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，

13、星期四制動過程分析IIIttt000Id -Idm IdL n Uc -Ucm E III第50頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四I.本組逆變階段II.它組反接制動階段III.它組逆變回饋制動階段 有環(huán)流控制可逆系統(tǒng)的優(yōu)點是反向快、過渡過程平滑，但須設置多個環(huán)流電抗器。第51頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四五。無環(huán)流控制的可逆V-M系統(tǒng) 當無環(huán)流控制可逆系統(tǒng)的一組晶閘管工作時，另一組被封鎖，完全處于阻斷狀態(tài)，從根本上切斷了環(huán)流通路，既沒有直流平均環(huán)流，又沒有瞬時脈動環(huán)流。第52頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四 按照實現(xiàn)

14、無環(huán)流控制原理的不同，無環(huán)流可逆系統(tǒng)又有兩大類：（1）邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)（2）錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)第53頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)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，使它完全處于阻斷狀態(tài)，以確保兩組晶閘管不同時工作，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)。第54頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四錯位控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng) 采用正反兩組配合控制，但兩組脈沖的關系是 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，當待逆變組的觸發(fā)脈沖來到時，它的晶閘管已經完全處于反向阻斷狀態(tài)，不可能導通，當然就不會產生瞬時脈動環(huán)流了。 第55頁，共58頁，2022年，5月20日，17點48分，星期四4.2 位置隨動系統(tǒng) 位置隨動系統(tǒng)的被控制量是負載機械的線位移或角位移，當位置給定量任意變化時，要求輸出量快速而準確地復現(xiàn)給定量的變化。 廣義的隨動系統(tǒng)輸出量可以是其他物理