直流調(diào)速系統(tǒng)詳解

直流調(diào)速系統(tǒng)詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日優(yōu)選直流調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

為電源空載電壓；為電動(dòng)機(jī)電樞電壓；E為電樞電動(dòng)勢(shì)；R為電樞回路總電阻，n轉(zhuǎn)速，單位r/min；Φ為勵(lì)磁磁通；Ke為電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)。2.直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速方程式中：現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日3、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法

(1)電樞回路串電阻調(diào)速特點(diǎn)：損耗較大、有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。(2)弱磁調(diào)速特點(diǎn)：只能弱磁，調(diào)速范圍小(3)變電樞電壓調(diào)速特點(diǎn)：機(jī)械特性上下平移、可平滑地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n，但只能降壓調(diào)速。是主要的調(diào)速方式。

現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日工程上，常將調(diào)壓與調(diào)磁相結(jié)合，可以擴(kuò)大調(diào)速范圍。

圖1-2調(diào)壓和調(diào)磁時(shí)的機(jī)械特性

現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日二、調(diào)壓調(diào)速的關(guān)鍵裝置--可控直流電源常用的可控直流電源有以下三種：1、旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組2、靜止可控整流器3、直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日1、旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組----用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，以獲得可調(diào)的直流電壓（G-M系統(tǒng)）。

現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日組成：由~M拖動(dòng)=G→=G給=M供電→直流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)GE給=G和=M勵(lì)磁。原理：調(diào)節(jié)→U改變→轉(zhuǎn)速n變化。改變方向，n轉(zhuǎn)向跟著改變。特點(diǎn)：設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、安裝維護(hù)不便、運(yùn)行有噪聲?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日2、靜止可控整流器--利用靜止的可控整流器(如晶閘管可控整流器)，獲得可調(diào)的直流電壓。（V-M系統(tǒng)）現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日晶閘管整流器可以是單相、三相或多相；電路形式可以是半波、全波、半控、全控等類型；通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的移相電壓，可改變整流電壓Ud，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。

優(yōu)點(diǎn):整流裝置效率高、體積小、成本低、無(wú)噪聲。缺點(diǎn):可逆難；過(guò)電壓、過(guò)電流能力差；諧波電流大。組成：原理：現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日3、直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器——用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器產(chǎn)生可變的平均電壓?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日VT工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。VT通時(shí)，U加到M；VT斷時(shí)，U與M斷開(kāi)，M經(jīng)VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。平均電壓可通過(guò)改變VT的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)M的轉(zhuǎn)速。優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行穩(wěn)定、效率高、靜動(dòng)態(tài)性能好；缺點(diǎn):容量不大原理：現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日1、系統(tǒng)組成三、開(kāi)環(huán)V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性

2.調(diào)節(jié)原理調(diào)節(jié)→改變移相角α→改變→改變?，F(xiàn)在是13頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日3.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性晶閘管整流器可看成是一個(gè)線性的可控電壓源特性很軟，呈顯著的非線性，理想空載轉(zhuǎn)速翹得很高。電流連續(xù)時(shí)：電流斷續(xù)時(shí)：現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日其中：為轉(zhuǎn)速降，越小，機(jī)械特性的硬度越大。取決于電樞回路電阻R及所加的負(fù)載大小?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日機(jī)械特性的近似處理方法：(1)在電流連續(xù)段：把特性曲線與縱軸的直線交點(diǎn)n0作為理想空載轉(zhuǎn)速。

(2)在斷續(xù)特性比較顯著的情況下，可以改用另一段較陡的直線來(lái)逼近斷續(xù)段特性?；蛑苯佑眠B續(xù)段特性的延長(zhǎng)線來(lái)逼近斷續(xù)段特性。一般可近似的只考慮連續(xù)段。

(2)在斷續(xù)特性比較顯著的情況下，可以改用另一段較陡的直線來(lái)逼近斷續(xù)段特性。或直接用連續(xù)段特性的延長(zhǎng)線來(lái)逼近斷續(xù)段特性。一般可近似的只考慮連續(xù)段。現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日1-2單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)一、開(kāi)環(huán)存在的問(wèn)題：某一車床的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，要求，由開(kāi)環(huán)系統(tǒng)決定的要求S≤0.1，問(wèn)開(kāi)環(huán)V-M系統(tǒng)能否滿足要求？如不滿足要求，怎么辦？問(wèn)題的提出解：要求：D=?而滿足S≤0.1的D=?滿足D、S的分析：因?yàn)?，所以要引入?fù)反饋。?△n=現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日二、系統(tǒng)的組成及靜特性

(1)原理框圖

1、系統(tǒng)的組成現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日(a)給定環(huán)節(jié)——產(chǎn)生控制信號(hào)：由高精度直流穩(wěn)壓電源和用于改變控制信號(hào)的電位器組成。(b)比較與放大環(huán)節(jié)——信號(hào)的比較與放大；由P、I、PI運(yùn)放器組成(2)各環(huán)節(jié)介紹現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日(d)速度檢測(cè)環(huán)節(jié)：測(cè)速機(jī)反饋線路求出(反饋系數(shù));單位(c)觸發(fā)器和整流裝置環(huán)節(jié)（組合體）--功率放大GT：?jiǎn)谓Y(jié)晶體管、鋸齒波、正弦波觸發(fā)器;整流裝置：?jiǎn)蜗?、三相、半控、全?

現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日(e)直流電動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)獨(dú)立的電路：一個(gè)是電樞回路，另一個(gè)是勵(lì)磁回路。

現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日動(dòng)態(tài)關(guān)系：

穩(wěn)態(tài)關(guān)系：

現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（2）對(duì)負(fù)載波動(dòng)等擾動(dòng)信號(hào)的調(diào)節(jié)——穩(wěn)速過(guò)程：

n基本不受負(fù)載波動(dòng)等擾動(dòng)輸入的影響（1）對(duì)給定信號(hào)的調(diào)節(jié)——調(diào)速過(guò)程：改變,則n改變

例如：2、系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日3、閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性(1)閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的定性分析

現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日(2)閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性的定量分析

①系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日②系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)輸入輸出關(guān)系如下：

電壓比較環(huán)節(jié)

放大器

晶閘管整流器及觸發(fā)裝置

V-M系統(tǒng)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性

轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)

現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日③單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日由系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖得到系統(tǒng)的靜特性方程為為閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)為閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速為閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。式中：現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日三、閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的比較

1、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性

斷開(kāi)轉(zhuǎn)速反饋回路（令，則K=0）則得開(kāi)環(huán)機(jī)械特性為：2、閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性：現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日(1)閉環(huán)靜特性比開(kāi)環(huán)機(jī)械特性硬得多。在同樣的負(fù)載下，兩者的穩(wěn)態(tài)速降分別為：關(guān)系是

(2)閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜差率小得多。閉環(huán)系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜差率分別為當(dāng)

時(shí)

比較后得出結(jié)論：現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日如果電機(jī)的最高速都是nnom，且對(duì)最低速的靜差率要求相同，

(4)閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。(3)當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍可大大提高。

閉環(huán)時(shí)

所以

則開(kāi)環(huán)時(shí)現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日閉環(huán)系統(tǒng)可以獲得比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)硬得多的靜特性，且閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)越大，靜特性就越硬，在保證一定靜差率要求下其調(diào)速范圍越大，但必須增設(shè)轉(zhuǎn)速檢測(cè)與反饋環(huán)節(jié)和放大器。

結(jié)論現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日例1-1龍門刨床工作臺(tái)采用Z2-93型直流電動(dòng)機(jī)，VAr/min、kWRa=0.05ΩKs=30晶閘管整流器的內(nèi)阻Rrec=0.13Ω要求D=20，s≤5%問(wèn)若采用開(kāi)環(huán)V-M系統(tǒng)能否滿足要求？若采用α=0.015V·min/r轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)，問(wèn)放大器的放大系數(shù)為多大時(shí)才能滿足要求？問(wèn)題現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日解（1）設(shè)系統(tǒng)滿足D=20，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否滿足s≤5%？

現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

（2）那么同時(shí)滿足D=20，s≤5%的可見(jiàn)只要放大器的放大系數(shù)大于或等于46，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)就能滿足要求。(在上述閉環(huán)條件下，如何判斷系統(tǒng)能否正常工作？)

（3）采用負(fù)反饋，則開(kāi)環(huán)放大系數(shù)K為：得：課后作業(yè)：現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日四、反饋控制規(guī)律改變給定，轉(zhuǎn)速n隨之變化。即被調(diào)量總是緊緊跟隨給定信號(hào)變化的。2、被調(diào)量緊緊跟隨給定量變化3、閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)反饋環(huán)內(nèi)

主通道上的一切擾動(dòng)作用都能有效抑制1、采用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)是有靜差的只有當(dāng)K=∞時(shí)→Δncl=0。而比例控制的K≠∞→Δncl≠0。閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日擾動(dòng)：當(dāng)給定不變時(shí)，把引起被調(diào)量轉(zhuǎn)速發(fā)生變化的所有因素稱為擾動(dòng)。

擾動(dòng)因素：交流電源電壓波動(dòng)、電機(jī)勵(lì)磁電流的變化、放大器放大系數(shù)的飄移、溫度變化引起的主電路電阻的變化、負(fù)載變化等等，如下圖所示。現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日結(jié)論：反饋環(huán)內(nèi)且作用在控制系統(tǒng)主通道上的各種擾動(dòng)，通過(guò)反饋控制作用可減小它們對(duì)轉(zhuǎn)速的影響。現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日4、反饋控制系統(tǒng)對(duì)給定電源和檢測(cè)裝置的擾動(dòng)是無(wú)法抑制的

當(dāng)給定電源發(fā)生不應(yīng)有的波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)隨之變化。因此高精度的調(diào)速系統(tǒng)需要高精度的穩(wěn)壓電源。

反饋控制系統(tǒng)無(wú)法抑制由反饋檢測(cè)環(huán)節(jié)本身誤差引起的被調(diào)量的偏差。為此，高精度的系統(tǒng)還必須有高精度的反饋檢測(cè)元件作保證?，F(xiàn)在是39頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日五、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算

例1-2直流調(diào)速系統(tǒng)如下圖所示，根據(jù)給定的技術(shù)數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)參數(shù)計(jì)算。已知數(shù)據(jù)如下：現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日4.測(cè)速發(fā)電機(jī)：永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，Pnom=23.1W、Unom=110/V、Inom=0.21/A、nnom=1900/r/min。1.電動(dòng)機(jī)：額定數(shù)據(jù)為Pnom=10kW、Unom=220V、Inom=55A、nnom=1000r/min，電樞電阻Ra=0.5Ω。2.晶閘管裝置：三相全控橋式整流電路，變壓器Y/Y接法，二次線電壓U2l=230V，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ks=44。3.V-D系統(tǒng)：主回路總電阻R=1.0/Ω。5.生產(chǎn)機(jī)械：要求調(diào)速范圍D=10，靜差率s≤5%。

現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日解：1.為滿足D=10，s≤5%，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為2.根據(jù)Δncl，確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)K式中現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日測(cè)速反饋系數(shù)α包含測(cè)速發(fā)電機(jī)的電勢(shì)轉(zhuǎn)速比Cetg和電位器RP2的分壓系數(shù)α2，即根據(jù)測(cè)速發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)，

本系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源為15V，最大轉(zhuǎn)速給定為12V時(shí)，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，即=12V時(shí)，n=1000r/min，測(cè)速發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)直接硬軸聯(lián)接。

3.計(jì)算測(cè)速反饋環(huán)節(jié)的參數(shù)現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，近似認(rèn)為

，則

電位器RP2的選擇方法如下：當(dāng)測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出最高電壓，且其電流約為額定值的20%時(shí)，測(cè)速發(fā)電機(jī)電樞壓降對(duì)檢測(cè)信號(hào)的線性度影響較小。則此時(shí)RP2所消耗的功率為

現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

為了使電位器不過(guò)熱，實(shí)選功率應(yīng)為消耗功率的一倍以

上，故選RP2為10W、1.5kΩ的可調(diào)電位器。

4、計(jì)算放大器的電壓放大系數(shù)

實(shí)?。薖＝20。

如果取放大器輸入電阻Ｒ0＝20/kΩ，則Ｒ１＝ＫPＲ０＝20×20/kΩ＝400/kΩ。

現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日六、限流保護(hù)—電流截止負(fù)反饋起動(dòng)或堵轉(zhuǎn)時(shí)：通過(guò)自動(dòng)限流環(huán)節(jié)，使正常運(yùn)行時(shí)：限制電樞電流的環(huán)節(jié)自動(dòng)取消。

3.措施的實(shí)現(xiàn)

(一)為使,可采用電流負(fù)反饋。

1.問(wèn)題的提出2.解決措施全壓起動(dòng)：會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，對(duì)于M和KP不利。生產(chǎn)機(jī)械的堵轉(zhuǎn)，電流很大?，F(xiàn)在是46頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日②限流原理

①系統(tǒng)原理圖：

現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日③結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日從靜特性方程知：正常運(yùn)行時(shí)，電流負(fù)反饋的存在將使系統(tǒng)的靜差大大增加。

④靜特性方程

存在的問(wèn)題：現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日(二)為在正常運(yùn)行時(shí)自動(dòng)取消電流負(fù)反饋限流環(huán)節(jié)，可采用電流截止負(fù)反饋。

①帶電流截止負(fù)反饋的調(diào)速系統(tǒng)原理圖

現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日?qǐng)D中電流反饋信號(hào)取自小電阻Rs兩端，IdRs正比于電樞電流，設(shè)Idcr為臨界截止電流，Ucom=IdcrRs為比較電壓。

當(dāng)IdRs>Ucom（即Id>Idcr）時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓為，系統(tǒng)靜特性較軟。

當(dāng)IdRs≤Ucom（即Id≤Idcr）時(shí)，二極管截止，電流負(fù)反饋被切斷，此時(shí)系統(tǒng)就是轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其靜特性很硬。

調(diào)節(jié)Ucom的大小，即可改變臨界截止電流Idcr的大小。現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日其限流原理為：②系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日根據(jù)電流截止負(fù)反饋的特性和結(jié)構(gòu)圖可推出系統(tǒng)的靜特性方程：當(dāng)IdRs≤Ucom時(shí)，電流截止負(fù)反饋不起作用。③系統(tǒng)的靜特性方程：對(duì)應(yīng)于圖1-17的n0′-A段現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日當(dāng)IdRs>Ucom時(shí)，即電流截止負(fù)反饋起作用。圖1-17對(duì)應(yīng)于圖1-17的A-B段現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日兩段相比有如下特性：

(1)>>n0，因?yàn)閁com與作用一致，因而提高了。-A段因電流負(fù)反饋被截止而不存在。

(2)Δn′>>Δn，因?yàn)殡娏髫?fù)反饋起作用時(shí)，相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻KpKsRs，因此穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂。這樣的兩段式靜特性通常稱為“挖土機(jī)特性”。

當(dāng)系統(tǒng)堵轉(zhuǎn)時(shí)，n=0，則

現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日一般KpKsRs>>R，所以

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于n0-A段，希望有足夠?qū)挼倪\(yùn)行范圍。一般取Idcr≥1.2Inom，即

式中λ為電動(dòng)機(jī)過(guò)載系數(shù)，一般為1.5~2。由上二式可得

上述關(guān)系可作為設(shè)計(jì)電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)參數(shù)的依據(jù)?，F(xiàn)在是56頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日電流截止環(huán)節(jié)的其他電路：利用穩(wěn)壓管VST產(chǎn)生比較電壓的原理見(jiàn)圖（a）；采用封鎖運(yùn)算放大器的原理見(jiàn)圖（b）

ab現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日第三節(jié)其它反饋形式在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋?lái)氂袦y(cè)速發(fā)電機(jī)。從

可知：如果忽略電樞壓降，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n近似正比于電樞兩端電壓?？刹捎秒妷贺?fù)反饋代替轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，維持轉(zhuǎn)速n基本不變?，F(xiàn)在是58頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日由圖可見(jiàn)，反饋檢測(cè)元件是起分壓作用的電位器RP2。電壓反饋信號(hào)Uu=γUd，γ為電壓反饋系數(shù)?，F(xiàn)在是59頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日為了分析方便，把電樞總電阻分成兩部分，即R=Rn+Ra，Rn為晶閘管整流裝置的內(nèi)阻（含平波電抗器電阻），Ra為電樞電阻。由此可得現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式為

式中K=γKpKs由方程知，電壓負(fù)反饋把反饋環(huán)包圍的整流裝置內(nèi)阻引起的穩(wěn)態(tài)速降減小到1/（1+K）。擾動(dòng)量IdRa不包圍在反饋環(huán)內(nèi)，由它引起的穩(wěn)態(tài)速降得不到抑制。為此引入電流正反饋，以補(bǔ)償電樞電阻引起的穩(wěn)態(tài)速降?，F(xiàn)在是62頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日二、電壓負(fù)反饋帶電流補(bǔ)償?shù)恼{(diào)速系統(tǒng)

二、電壓負(fù)反饋帶電流補(bǔ)償?shù)恼{(diào)速系統(tǒng)

二、電壓負(fù)反饋帶電流補(bǔ)償?shù)恼{(diào)速系統(tǒng)

二、電壓負(fù)反饋帶電流補(bǔ)償?shù)恼{(diào)速系統(tǒng)

二、電壓負(fù)反饋帶電流補(bǔ)償?shù)恼{(diào)速系統(tǒng)

二、電壓負(fù)反饋帶電流補(bǔ)償?shù)恼{(diào)速系統(tǒng)

二、電壓負(fù)反饋帶電流補(bǔ)償?shù)恼{(diào)速系統(tǒng)

原理圖現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日第四節(jié)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)一、無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律

1.積分調(diào)節(jié)器及其控制規(guī)律

積分時(shí)間常數(shù)現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日PI調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)為，積分時(shí)間常數(shù)為2、比例積分調(diào)節(jié)器及其控制規(guī)律

現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日3.有差系統(tǒng)和無(wú)差系統(tǒng)控制規(guī)律的比較

無(wú)差系統(tǒng)的控制規(guī)律

要使系統(tǒng)無(wú)差，則要采用積分控制。考慮到快速性，工程上通常采用PI調(diào)節(jié)器。有差系統(tǒng)的控制規(guī)律現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日二、帶PI調(diào)節(jié)器的無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)

1、系統(tǒng)的組成框圖系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流截止負(fù)反饋，速度調(diào)節(jié)器（ASR）為PI調(diào)節(jié)器?，F(xiàn)在是67頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

2、無(wú)靜差的實(shí)現(xiàn)

穩(wěn)態(tài)時(shí)，PI調(diào)節(jié)器輸入偏差電壓ΔUn=0。當(dāng)負(fù)載由TL1增至TL2時(shí)，轉(zhuǎn)速下降，Un下降使偏差電壓不為零，PI調(diào)節(jié)器進(jìn)入調(diào)節(jié)過(guò)程。整流裝置的交流側(cè)電流與直流側(cè)電流成正比。當(dāng)電流大于截止電流時(shí)，則穩(wěn)壓管被擊穿導(dǎo)通，負(fù)反饋電壓Ui使晶體管VT導(dǎo)通，而使電流降低下來(lái)。

現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

3、電流檢測(cè)電路

電流截止反饋信號(hào)Ui也可以由交流側(cè)的電流互感器測(cè)得，再經(jīng)橋式整流后輸出的直流信號(hào)。

現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日第五節(jié)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

電流截止負(fù)反饋只能在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中限制最大電流，而不能維持最大電流，影響啟動(dòng)快速性（即啟動(dòng)時(shí)間ts較長(zhǎng)）。

一、問(wèn)題的提出現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日二、解決問(wèn)題的措施——實(shí)現(xiàn)理想的啟動(dòng)1、理想啟動(dòng)過(guò)程理想啟動(dòng)波形如下圖示，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中，啟動(dòng)電流一直保持最大允許值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速以直線規(guī)律上升；啟動(dòng)結(jié)束后，電流從最大值下降為負(fù)載電流值且保持不變，轉(zhuǎn)速維持給定轉(zhuǎn)速不變。現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（2）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定電壓的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)電機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。2、實(shí)現(xiàn)理想啟動(dòng)過(guò)程的方法采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。（1）啟動(dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流保持最大值，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日三、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作原理轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖。（一）系統(tǒng)的組成現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日ASR輸出限幅值為U*im，它決定了主回路中的最大允許電流Idm。1、設(shè)置了電流調(diào)節(jié)器ACR和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR。2、ACR和電流檢測(cè)-反饋回路構(gòu)成了電流環(huán)，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)（副環(huán)）；ASR和轉(zhuǎn)速檢測(cè)-反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成了轉(zhuǎn)速環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)（又稱主環(huán)）。ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器，其輸入輸出設(shè)有限幅電路。ACR輸出限幅值為Uctm，它限制了晶閘管整流器輸出電壓Udm的最大值?，F(xiàn)在是74頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（二）系統(tǒng)的工作原理雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。

現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日1、以ACR為核心的電流環(huán)——作用是穩(wěn)定電流穩(wěn)態(tài)時(shí)，ΔUi=-U*i+Ui=

-U*i+βId=0，即Id=U*i/β。其中β為電流反饋系數(shù)。當(dāng)U*i一定時(shí)，由于電流負(fù)反饋的作用，使輸出電流保持在U*i/β數(shù)值上。當(dāng)Id>U*i/β時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程如下：

最終保持電流穩(wěn)定。當(dāng)電流下降時(shí)，也有類似的調(diào)節(jié)過(guò)程。

現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日2.以ASR為核心的轉(zhuǎn)速環(huán)——作用是穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。穩(wěn)態(tài)時(shí)，ΔUn=U*n-αn=0，即n=U*n/α。其中α為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。當(dāng)U*n一定時(shí)，轉(zhuǎn)速n將穩(wěn)定在U*n/α數(shù)值上。當(dāng)n<U*n/α?xí)r，其自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程如下：最終保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升時(shí)，也有類似的調(diào)節(jié)過(guò)程?，F(xiàn)在是77頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性具有近似理想的“挖土機(jī)特性”（見(jiàn)圖中實(shí)線）四、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性及穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算1、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性

啟動(dòng)時(shí)，突加階躍U*n，ASR飽和，輸出限幅值U*im且不變，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)。電流負(fù)反饋起恒流調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速線性上升，獲得極好的下垂特性，如圖中的AB段虛線。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值且略有超調(diào)時(shí)，ASR退飽和，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起調(diào)節(jié)作用，使轉(zhuǎn)速保持恒定，即n=U*n/α保持不變。見(jiàn)圖中n0-A段虛線?，F(xiàn)在是78頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算

當(dāng)ASR和ACR都不飽和且系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，各變量間的關(guān)系為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

電流反饋系數(shù)

其中U*nm和

U*im是最大轉(zhuǎn)速給定電壓及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅電壓。現(xiàn)在是79頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)特性現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日啟動(dòng)特性如圖所示。動(dòng)態(tài)響應(yīng)分為三個(gè)階段。

1、啟動(dòng)過(guò)程的第一階段（電流上升）原因：?jiǎn)?dòng)時(shí)，最大，ASR的輸出很快達(dá)到限幅值。此時(shí)，作為電流環(huán)的給定電壓，其輸出電流迅速上升，當(dāng)時(shí)，開(kāi)始上升，由于ACR的調(diào)節(jié)作用，很快使。標(biāo)志電流上升過(guò)程結(jié)束。狀態(tài)：ASR達(dá)到飽和狀態(tài)，不再起調(diào)節(jié)作用。因，Ui比Un增長(zhǎng)快，ACR不飽和，起主要調(diào)節(jié)作用。特征關(guān)系：為電流閉環(huán)的整定依據(jù)關(guān)鍵位置：A：

時(shí)，n開(kāi)始升速；時(shí)，快速啟動(dòng)。

B:

現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日2、啟動(dòng)過(guò)程的第二階段（恒流升速）

原因：隨著轉(zhuǎn)速上升，電流將從Idm回落。但由于ACR的無(wú)靜差調(diào)節(jié)作用，使，即電流保持最大值Idm。轉(zhuǎn)速線性上升，接近理想的啟動(dòng)過(guò)程。狀態(tài)：ASR保持飽和，ACR保持線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。

特征關(guān)系：

，Uct線性上升。

關(guān)鍵位置：C:

現(xiàn)在是82頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日狀態(tài)：ASR退出飽和，速度環(huán)開(kāi)始調(diào)節(jié)，n跟隨變化；ACR保持在不飽和狀態(tài)，Id緊密跟隨變化3、啟動(dòng)過(guò)程的第三階段（轉(zhuǎn)速趨于穩(wěn)定）

原因：當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到時(shí)，。但此時(shí)電樞電流仍保持最大值，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，從而出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速超調(diào)現(xiàn)象。當(dāng)轉(zhuǎn)速n大于時(shí)，，ASR退出飽和。經(jīng)ASR的調(diào)節(jié)，最終使n保持在n*的數(shù)值上。而ACR調(diào)節(jié)使dLdII=現(xiàn)在是83頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日特征關(guān)系：穩(wěn)態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)器輸入/輸出電壓：

關(guān)鍵位置：D：n為峰值；E：

穩(wěn)態(tài)。

可以看出：ASR在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的第一階段由不飽和到飽和、第二階段處于飽和狀態(tài)、第三階段從退飽和到線性調(diào)節(jié)狀態(tài)；而ACR始終處于線性調(diào)節(jié)狀態(tài)。

現(xiàn)在是84頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日五、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用（一）ACR的作用：1、起電流調(diào)節(jié)作用。（1）啟動(dòng)時(shí)，在ASR的飽和作用下，經(jīng)ACR調(diào)節(jié)，使電樞電流保持允許的最大值Idm，加快過(guò)渡過(guò)程，實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)。（2）通過(guò)設(shè)置ASR的飽和限幅值，依靠ACR的調(diào)節(jié)作用，可限制最大電樞電流，2、當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)時(shí)，通過(guò)ACR的調(diào)節(jié)，使電網(wǎng)電壓的波動(dòng)幾乎不對(duì)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生影響。3、在電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，一方面限制過(guò)大的電流，起到快速保護(hù)作用；另一方面，使轉(zhuǎn)速迅速下降，實(shí)現(xiàn)了“挖土機(jī)”特性?，F(xiàn)在是85頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（二）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用：1、起轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用。（1）使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化。（2）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。使轉(zhuǎn)速保持在的數(shù)值上，無(wú)靜差。2、在負(fù)載變化（或各環(huán)節(jié)產(chǎn)生擾動(dòng)）而使轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差時(shí)，靠ASR的調(diào)節(jié)作用來(lái)消除轉(zhuǎn)速偏差，保持轉(zhuǎn)速恒定。3、ASR的輸出限幅值決定了系統(tǒng)允許的最大電流，作用于ACR，以獲得較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)?，F(xiàn)在是86頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日六、雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的改進(jìn)——轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋雙環(huán)系統(tǒng)有轉(zhuǎn)速超調(diào)，且抗擾性能也有限制。在ASR上引入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋，可抑制超調(diào)、降低動(dòng)態(tài)速降，提高抗擾性能。電路上增加了電容Cdn和電阻Rdn，在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上疊加上一個(gè)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。只要有轉(zhuǎn)速超調(diào)和動(dòng)態(tài)速降的趨勢(shì)，微分負(fù)反饋就開(kāi)始進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在是87頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日第七節(jié)可逆調(diào)速系統(tǒng)一、可逆運(yùn)行及可逆電路

可逆運(yùn)行→電磁轉(zhuǎn)矩可逆→電磁轉(zhuǎn)矩可逆，而轉(zhuǎn)矩方向由磁場(chǎng)方向和電樞電壓的極性共同決定。

（1）電樞可逆調(diào)速系統(tǒng)：勵(lì)磁磁場(chǎng)方向不變，改變電樞電壓極性實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行；

（2）磁場(chǎng)可逆調(diào)速系統(tǒng)：電樞電壓極性不變，改變勵(lì)磁電流方向?qū)崿F(xiàn)可逆運(yùn)行。與此對(duì)應(yīng)，V-M系統(tǒng)的可逆電路有兩種方式：

（1）電樞反接可逆電路；（2）勵(lì)磁反接可逆電路?，F(xiàn)在是88頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（一）電樞反接可逆電路

1、兩組晶閘管裝置供電的可逆電路

1）當(dāng)正組晶閘管裝置VF向電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，提供正向電樞電流Id

，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；

2）當(dāng)反組晶閘管裝置VR向電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，提供反向電樞電流-

Id

，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

圖1-38電樞反接兩套晶閘管反并聯(lián)可逆線路現(xiàn)在是89頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日2、兩組晶閘管裝置供電的可逆線路的兩種形式：1）反并聯(lián)：兩組晶閘管由同一個(gè)交流電源供電，且要有四個(gè)限制環(huán)流的電抗器；（a）反并聯(lián)可逆線路現(xiàn)在是90頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（2）交叉連接：兩組晶閘管由兩個(gè)獨(dú)立的交流電源供電，只要兩個(gè)限制環(huán)流的電抗器（兩臺(tái)整流變壓器或一臺(tái)整流變壓器的兩個(gè)二次繞組）。

（b）交叉連接可逆線路電樞可逆線路的特點(diǎn)是：切換速度快、控制靈活。是可逆系統(tǒng)的主要型式。在要求頻繁、快速正反轉(zhuǎn)的可逆系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在是91頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（二）勵(lì)磁反接可逆電路

電樞用一組晶閘管供電并調(diào)速，而勵(lì)磁繞組由兩組晶閘管反并聯(lián)供電，可采用反并聯(lián)或交叉連接來(lái)改變勵(lì)磁電流的方向。特點(diǎn)是：勵(lì)磁反接所需的晶閘管容量小，但勵(lì)磁反向過(guò)程慢。主要適用于對(duì)快速性要求不高，正、反轉(zhuǎn)不太頻繁的大容量可逆系統(tǒng)，例如卷?yè)P(yáng)機(jī)、電力機(jī)車等。

（a）電樞電路（b）勵(lì)磁反接可逆線路圖1-40兩組晶閘管供電的勵(lì)磁反接可逆線路現(xiàn)在是92頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日二、兩組晶閘管電樞可逆電路的正向電動(dòng)、回饋制動(dòng)和反向電動(dòng)運(yùn)行（一）電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)：1、正向電動(dòng)：電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相同，轉(zhuǎn)速為正；2、回饋制動(dòng)：電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相反，電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出且將其回送給電網(wǎng)；3、反向電動(dòng)：電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相同，轉(zhuǎn)速方向?yàn)樨?fù)。磁通恒定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩方向就是電樞電流方向，轉(zhuǎn)速方向就是反電動(dòng)勢(shì)的方向?，F(xiàn)在是93頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（二）兩組晶閘管電樞可逆電路的正向電動(dòng)、回饋制動(dòng)和反向電動(dòng)運(yùn)行

1.電機(jī)的正向電動(dòng)運(yùn)行：正組VF給M供電，VF整流，輸出整流電壓上正下負(fù)，M吸收能量正向電動(dòng)運(yùn)行；（a）VF整流正向電動(dòng)運(yùn)行

現(xiàn)在是94頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日回饋制動(dòng)時(shí)，切換到反組。VR工作于逆變狀態(tài)，輸出

。M的反電勢(shì)極性未變，降低，當(dāng)Ｅ略大于||時(shí)，產(chǎn)生反向電流-Id而實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，能量經(jīng)VR回饋到電網(wǎng)；2、電機(jī)的回饋制動(dòng)運(yùn)行

（b）VR逆變回饋制動(dòng)現(xiàn)在是95頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日3、電機(jī)的反向電動(dòng)運(yùn)行：

當(dāng)電機(jī)減速到0后，反組VR給M供電，VR整流，輸出整流電壓，M吸收能量而反向電動(dòng)運(yùn)行。

圖1-42V-M系統(tǒng)正組整流電動(dòng)運(yùn)行和反組逆變回饋制動(dòng)（c）VR整流反向電動(dòng)運(yùn)行現(xiàn)在是96頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日表中各量的極性均以正向電動(dòng)運(yùn)行時(shí)為“+”。表1-1V-M系統(tǒng)可逆線路的工作狀態(tài)現(xiàn)在是97頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日三、可逆調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流分析（一）環(huán)流的利弊及其種類

環(huán)流的定義：指不流過(guò)負(fù)載，而只在兩組晶閘管間流通的短路電流。如圖所示的Ic

。圖1-43反并聯(lián)可逆線路中的環(huán)流Id

—負(fù)載電流Ic—環(huán)流

Rrec—整流裝置內(nèi)阻

現(xiàn)在是98頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日2.環(huán)流的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：適度的環(huán)流能使V-M系統(tǒng)保持電流連續(xù)，避免電流斷續(xù)對(duì)系統(tǒng)靜、動(dòng)態(tài)性能的影響；可逆系統(tǒng)中的少量環(huán)流，可保證電流無(wú)換向死區(qū)加快過(guò)渡過(guò)程。缺點(diǎn)：加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)；太大時(shí)會(huì)損壞晶閘管。3.環(huán)流的種類環(huán)流可以分為兩大類：（1）靜態(tài)環(huán)流。當(dāng)晶閘管裝置在一定的控制角下穩(wěn)定工作時(shí)，可逆線路中出現(xiàn)的環(huán)流叫靜態(tài)環(huán)流。靜態(tài)環(huán)流又可分為：①直流平均環(huán)流：由于兩組晶閘管裝置間存在正向直流電壓差而產(chǎn)生的環(huán)流稱為直流平均環(huán)流?，F(xiàn)在是99頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

②瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流：由于整流電壓和逆變電壓瞬時(shí)值不相等而產(chǎn)生的環(huán)流稱為瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)不存在，而只在系統(tǒng)處于過(guò)渡過(guò)程中出現(xiàn)的環(huán)流，叫做動(dòng)態(tài)環(huán)流。（二）直流平均環(huán)流與配合控制1.直流平均環(huán)流（1）直流平均環(huán)流產(chǎn)生的原因在圖1-43中，若VF和VR都處于整流狀態(tài)，且Udof和Udor正負(fù)相連，將造成直流電源短路，此短路電流即為直流平均環(huán)流?，F(xiàn)在是100頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（2）消除直流平均環(huán)流的措施

辦法：當(dāng)VF整流，輸出時(shí)，VR處于逆變，輸出，把頂住。設(shè)：VF組處于整流狀態(tài)，即<900，當(dāng)VR組處于逆變狀態(tài)，即<900，則此時(shí)和極性相反。但數(shù)值又有如下三種情況：第一種：若，則。由于兩組晶閘管裝置的內(nèi)阻很小，此時(shí)不大的直流電壓差也會(huì)導(dǎo)致很大的直流環(huán)流。第二種：若，則。由于主回路無(wú)直流電壓差，所以無(wú)直流環(huán)流?，F(xiàn)在是101頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日第三種：若，則。兩組晶閘管間為反向直流電壓差，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，不產(chǎn)生直流環(huán)流。同理，若VF處于逆變狀態(tài)，VR處于整流狀態(tài)。同樣可以分析出時(shí)，有直流環(huán)流；當(dāng)時(shí)，無(wú)直流環(huán)流。綜上所述，可以得出：當(dāng)時(shí)，有直流環(huán)流；當(dāng)時(shí)，無(wú)直流環(huán)流。所以，消除直流環(huán)流的方法是使。即整流組的觸發(fā)角大于或等于逆變組的逆變角。現(xiàn)在是102頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日2.

工作制的配合控制消除直流環(huán)流的實(shí)現(xiàn)方法（1）實(shí)現(xiàn)方法將兩組觸發(fā)脈沖的零位都整定在900，并且使兩組觸發(fā)裝置的移相控制電壓大小相等極性相反即可。

觸發(fā)脈沖的零位，指控制電壓時(shí)，使觸發(fā)脈沖的初始相位確定在

，此時(shí)兩組晶閘管的整流和逆變電壓均為0。

觸發(fā)控制電路于圖1-44，它用同一個(gè)控制電壓去控制兩組觸發(fā)裝置，即正組觸發(fā)裝置GTF由直接控制，而反組觸發(fā)裝置GTR由控制，是經(jīng)過(guò)反號(hào)器AR后得到的。現(xiàn)在是103頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日GTF—正組觸發(fā)裝置GTR—反組觸發(fā)裝置AR—反相器圖1-44α=β工作制配合控制的可逆線路

現(xiàn)在是104頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（2）移相控制特性

（a）每組特性（b）兩組特性圖1-45觸發(fā)裝置的移相控制特性①當(dāng)時(shí)，，觸發(fā)脈沖在900的零位；現(xiàn)在是105頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日②當(dāng)時(shí)，，VF處于整流狀態(tài)，而或，VR處于逆變狀態(tài)。因?yàn)椋谝葡噙^(guò)程中，始終保持了，。③為防止逆變顛覆，須設(shè)置限制最小逆變角的保護(hù)環(huán)節(jié)。為保持的配合控制，必須使。通常取。（三）脈動(dòng)環(huán)流及其抑制

1.脈動(dòng)環(huán)流產(chǎn)生的原因在α=β配合控制使直流平均電壓相等，沒(méi)有直流平均環(huán)流。但并不表示晶閘管裝置輸出的瞬時(shí)電壓也相等，當(dāng)正組整流電壓瞬時(shí)值udof大于反組逆變電壓瞬時(shí)值udor時(shí)，便產(chǎn)生瞬時(shí)電壓差Δudo，從而產(chǎn)生瞬時(shí)環(huán)流?，F(xiàn)在是106頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

控制角不同時(shí)，瞬時(shí)電壓差和瞬時(shí)環(huán)流也不同，時(shí)環(huán)流最大。αf=600時(shí)整流電壓Udof的波形αr=1200時(shí)逆變電壓Udor的波形

Δudo和icp波形

現(xiàn)在是107頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日2、脈動(dòng)環(huán)流的抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的抑制辦法是在環(huán)流回路中串入均衡電抗器。通常一條環(huán)流通路需設(shè)二個(gè)電抗器。則1）三相零式反并聯(lián)可逆線路只有1條環(huán)流通路，設(shè)2個(gè)環(huán)流電抗器；

2）三相橋式反并聯(lián)可逆線路有2條環(huán)流通路，應(yīng)設(shè)4個(gè)環(huán)流電抗器；

3）交叉連接的可逆線路，只有1條環(huán)流通路，應(yīng)設(shè)2個(gè)環(huán)流電抗器；現(xiàn)在是108頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日四、有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)一、α=β配合控制的有環(huán)流？可逆調(diào)速系統(tǒng)（一）系統(tǒng)的組成特點(diǎn)

指什么環(huán)流？現(xiàn)在是109頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

圖中：（1）主電路：反并聯(lián)的三相橋式線路，設(shè)置了4個(gè)均衡電抗器LC1、LC2、LC3、LC4和一個(gè)平波電抗器Ld；（2）控制線路：轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)，ASR和ACR都設(shè)置了雙向輸出限幅，以限制最大動(dòng)態(tài)電流和最小控制角與最小逆變角；（3）采用了α=β的配合控制；（4）根據(jù)可逆需要，給定電壓有正負(fù)極性；（5）為保證轉(zhuǎn)速和電流的負(fù)反饋，必須使反饋信號(hào)也能反映出相應(yīng)的極性。測(cè)速發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的反饋電壓極性隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向而改變。電流反饋采用能反映電流反饋極性的霍爾電流變換器來(lái)檢測(cè)直流電流的方法?，F(xiàn)在是110頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（二）系統(tǒng)的工作原理（1）停車狀態(tài)給定電壓，ASR的輸出，ACR的輸出，反向器的輸出，則，兩組晶閘管的整流和逆變電壓均為0，電動(dòng)機(jī)不動(dòng)n=0。（2）正向啟動(dòng)和運(yùn)行KF接通，為正，為正，GTF輸出的，VF整流，電機(jī)正向運(yùn)行。經(jīng)AR后，使GTR的為負(fù)，反組觸發(fā)器的控制角或，且，VR處于待逆變狀態(tài)。（即逆變組除環(huán)流外并不流過(guò)負(fù)載電流，也沒(méi)有電能回饋電網(wǎng)）?，F(xiàn)在是111頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（a）正向運(yùn)行，正組整流現(xiàn)在是112頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日二、制動(dòng)過(guò)程的分析正向制動(dòng)過(guò)程按電流方向的不同分成兩個(gè)主要階段：第1階段—本組逆變階段。電流Id由正向負(fù)載電流+IdL下降到零，其方向未變，仍通過(guò)VF流通，這時(shí)VF處于逆變狀態(tài)。第2階段—它組制動(dòng)階段。電流Id的方向變負(fù)，由零變到負(fù)向最大電流-Idm，維持一段時(shí)間后再衰減到負(fù)向負(fù)載電流-IdL，這時(shí)電流流過(guò)VR。

（一）本組逆變階段（1）系統(tǒng)正向運(yùn)行時(shí)各主要部位的電位極性示于圖1-48（a）發(fā)出停車（或反向）指令后各主要部位的電位極性示于圖1-48（b）。現(xiàn)在是113頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日（b）本組逆變階段I：正組逆變，反組待整流（a）正向運(yùn)行，正組整流現(xiàn)在是114頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

當(dāng)，Un極性仍為負(fù)，ΔUn為負(fù)且很大，ASR飽和，輸出躍變到正限幅值。此時(shí)電樞電流方向未變，Ui的極性仍為正，ACR在的作用下，躍變成負(fù)限幅值-，使VF由整流很快變成βf=βmin的逆變狀態(tài)，同時(shí)VR由待逆變狀態(tài)變成待整流狀態(tài)。在負(fù)載電流回路中，由于Udof的極性變反，E的極性未變，迫使Id迅速下降，在L兩端感應(yīng)出很大的電壓，這時(shí)

由電感L釋放的磁場(chǎng)能量維持正向電流，大部分能量通過(guò)VF回饋電網(wǎng)，而反組VR并不能真正輸出整流電流。

（2）發(fā)出停車指令后，主要點(diǎn)的輸出值和電位極性：現(xiàn)在是115頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日逆變電流急劇減小的原因是：正向運(yùn)行時(shí)為正；而正向制動(dòng)時(shí)為負(fù)，它與E共同作用，使電流急劇減小；當(dāng)電流急劇減小時(shí)，很大，使得所以VR無(wú)整流電流。由于電流的迅速下降，這一階段時(shí)間很短，轉(zhuǎn)速來(lái)不及產(chǎn)生明顯的變化，其波形圖繪右圖，圖中本組逆變階段標(biāo)作Ⅰ。現(xiàn)在是116頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日1.它組建流子階段（Ⅱ1）（二）它組制動(dòng)階段

當(dāng)Id過(guò)零時(shí)，本組逆變終止，轉(zhuǎn)到反組VR工作。從這時(shí)起直到制動(dòng)結(jié)束，稱為它組制動(dòng)階段。能量流向可分成三個(gè)子階段，在波形圖中標(biāo)以Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅱ3。（c）它組建流子階段Ⅱ1：反組整流，正組待逆變，電機(jī)反接制動(dòng)

現(xiàn)在是117頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日在這一階段，當(dāng)Id下降到零附近時(shí)，由于略減，電流Id反向，但ASR和ACR仍然飽和：這一過(guò)程直至Id

=-Idm時(shí)結(jié)束。

2.它組逆變子階段（Ⅱ2）這階段各處電位極性和能量流向繪于圖中。在這一階段，當(dāng)∣Id∣>∣Idm∣后。

這一過(guò)程直到n下降到0為止。現(xiàn)在是118頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日

（d）它組逆變子階段Ⅱ2：反組逆變，正組待整流，電機(jī)回饋制動(dòng)

3.反向減流子階段（Ⅱ3）當(dāng)轉(zhuǎn)速降到0，電樞電流仍維持-Idm，大于負(fù)載電流，此時(shí)電機(jī)反向啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速變負(fù)，使ASR退飽和，發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。由于

=0，經(jīng)過(guò)ASR調(diào)節(jié)，使n=0，Id經(jīng)ACR調(diào)節(jié)，最終下降為0。波形圖中用虛線表示?，F(xiàn)在是119頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日三、有環(huán)流可逆系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)和起動(dòng)過(guò)程完全銜接，沒(méi)有任何間斷或死區(qū)。適用于快速正反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)；2.缺點(diǎn)：（1）需要添置環(huán)流電抗器；（2）晶閘管等元件負(fù)擔(dān)加重（負(fù)載電流加上環(huán)流）。因此只適用于中、小容量的系統(tǒng)?，F(xiàn)在是120頁(yè)\一共有126頁(yè)\編輯于星期日