電力拖動自動控制系統(tǒng)課件二二

可逆調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動系統(tǒng)

電力拖動自動控制系統(tǒng)第4章本章在前三章的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討可逆調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動系統(tǒng)?？紤]到大多數(shù)學(xué)校教學(xué)學(xué)時的限制和電氣工程及其自動化專業(yè)的一般教學(xué)需求，本課件選擇可逆調(diào)速系統(tǒng)為主要內(nèi)容。4.1可逆直流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容提要問題的提出晶閘管-電動機(jī)系統(tǒng)的可逆線路晶閘管-電動機(jī)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(diào)速系統(tǒng)無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)4.1.0問題的提出有許多生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)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(yùn)行的特性，也就是說，需要可逆的調(diào)速系統(tǒng)。4.1.0問題的提出（續(xù)）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(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，這本來是很簡單的事。然而當(dāng)電機(jī)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?，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)。4.1.1單片微機(jī)控制的PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

中、小功率的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用由電力電子功率開關(guān)器件組成的橋式可逆PWM變換器，如本書第1.3.1節(jié)中第2小節(jié)所述。第1.3.4節(jié)圖1-22繪出了PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)的主電路，其中功率開關(guān)器件采用IGBT，在小容量系統(tǒng)中則可用將IGBT、續(xù)流二極管、驅(qū)動電路以及過流、欠壓保護(hù)等封裝在一起的智能功率模塊—IPM。系統(tǒng)組成圖4-1PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)組成（續(xù)）圖中UR—整流器；UPEM—橋式可逆電力電子變換器，主電路與圖1-22相同，須要注意的是，直流變換器必須是可逆的；GD—驅(qū)動電路模塊，內(nèi)部含有光電隔離電路和開關(guān)放大電路；系統(tǒng)組成（續(xù)）UPW—PWM波生成環(huán)節(jié)，其算法包含在單片微機(jī)軟件中；TG—為測速發(fā)電機(jī)，當(dāng)調(diào)速精度要求較高時可采用數(shù)字測速碼盤；TA—霍爾電流傳感器；給定量n*，I*d

和反饋量n，Id

都已經(jīng)是數(shù)字量。系統(tǒng)控制

該原理圖的硬件結(jié)構(gòu)如圖3-4所示，控制系統(tǒng)一般采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)，內(nèi)環(huán)的采樣周期小于外環(huán)的采樣周期。無論是電流采樣值還是轉(zhuǎn)速采樣值都有交流分量，常采用阻容電路濾波，但阻容值太大時會延緩動態(tài)響應(yīng)，為此可采用硬件濾波與軟件濾波相結(jié)合的辦法。系統(tǒng)控制（續(xù)）

當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號在-n*max~0~+n*max之間變化并達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，由微機(jī)輸出的PWM信號占空比ρ在0~?~0的范圍內(nèi)變化，使UPEM的輸出平均電壓系數(shù)為

=–1~0~+1[參看式（1-20）]，實現(xiàn)雙極式可逆控制。在變流中，為了避免同一橋臂上、下兩個電力電子器件同時導(dǎo)通而引起直流電源短路，在由VT1、VT4導(dǎo)通切換到VT2、VT3導(dǎo)通或反向切換時，必須留有死區(qū)時間。對于功率晶體管，死區(qū)時間約需30μs；對于IGBT，死區(qū)時間約需5μs或更小些。4.1.2有環(huán)流控制的可逆晶閘管-電動機(jī)系統(tǒng)一.

V-M系統(tǒng)的可逆線路

根據(jù)電機(jī)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(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。因此，V-M系統(tǒng)的可逆線路有兩種方式：電樞反接可逆線路；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(jī)正轉(zhuǎn)；

KMR閉合，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。Ud+Id–IdM（2）晶閘管開關(guān)切換的可逆線路

VT1、VT4導(dǎo)通，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；

VT2、VT3導(dǎo)通，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。晶閘管開關(guān)切換的可逆線路Ud–IdMVT1VT2VT3VT4+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(jì)。缺點：有觸點切換，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(jī)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(jī)系統(tǒng)。由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕枰赡孢\(yùn)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(yùn)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

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(yùn)行模式

電動機(jī)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(jī)的起、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(yán)格的要求。

2.勵磁三反接三可逆三線路改變?nèi)齽畲湃娏魅姆饺蛞踩苁谷妱尤龣C(jī)改三變轉(zhuǎn)三向。與電三樞反三接可三逆線三路一三樣，三可以三采用三接觸三器開三關(guān)或三晶閘三管開三關(guān)切三換方三式，三也可三采用三兩組三晶閘三管反三并聯(lián)三供電三方式三來改三變勵三磁方三向。勵磁反接三可逆三線路三見下三圖，三電動三機(jī)電三樞用三一組三晶閘三管裝三置供三電，三勵磁三繞組三由另三外的三兩組三晶閘三管裝三置供三電。勵磁三反接三可逆三供電三方式晶閘三管反三并聯(lián)三勵磁三反接三可逆三線路MVId+-VRVFId-Id+--+--勵磁三反接三的特三點優(yōu)點三：供三電裝三置功三率小三。由于三勵磁三功率三僅占三電動三機(jī)額三定功三率的1~三5%，因三此，三采用三勵磁三反接三方案三，所三需晶三閘管三裝置三的容三量小三、投三資少三、效三益高三。缺點三：改三變轉(zhuǎn)三向時三間長三。由于三勵磁三繞組三的電三感大三，勵三磁反三向的三過程三較慢三；又三因電三動機(jī)三不允三許在三失磁三的情三況下三運(yùn)行三，因三此系三統(tǒng)控三制相三對復(fù)三雜一三些。小三結(jié)（1）V-三M系統(tǒng)三的可三逆線三路可三分為三兩大三類：電樞三反接三可逆三線路——電樞三反接三反向三過程三快，三但需三要較三大容三量的三晶閘三管裝三置；勵磁三反接三可逆三線路——勵磁三反接三反向三過程三慢，三控制三相對三復(fù)雜三，但三所需三晶閘三管裝三置容三量小三。（2）每一三類線三路又三可用三不同三的換三向方三式：接觸三器切三換線三路——適用三于不三經(jīng)常三正反三轉(zhuǎn)的三生產(chǎn)三機(jī)械三；晶閘三管開三關(guān)切三換線三路——適用三于中三、小三功率三的可三逆系三統(tǒng)；兩組三晶閘三管反三并聯(lián)三線路——適用三于各三種可三逆系三統(tǒng)。二.晶閘三管-電動三機(jī)系三統(tǒng)的三回饋三制動1.晶閘三管裝三置的三整流三和逆三變狀三態(tài)在兩三組晶三閘管三反并三聯(lián)線三路的V-三M系統(tǒng)三中，三晶閘三管裝三置可三以工三作在三整流三或有三源逆三變狀三態(tài)。在電三流連三續(xù)的三條件三下，三晶閘三管裝三置的三平均三理想三空載三輸出三電壓三為（4-三1）當(dāng)控三制角三為90三°，晶閘三管裝三置處三于整三流狀三態(tài)；當(dāng)控三制角三為90三°，晶閘三管裝三置處三于逆三變狀三態(tài)。因此三在整三流狀三態(tài)中三，Ud0為正三值；三在逆三變狀三態(tài)中三，Ud0為負(fù)三值。三為了三方便三起見三，定三義逆三變角=三18三0–，則逆變?nèi)妷喝娇筛娜龑憺閁d0=－Ud0三m三axco三s（4-三2）逆變?nèi)妷喝?+Ud0RM+-nEV--2.單組三晶閘三管裝三置的三有源三逆變單組三晶閘三管裝三置供三電的V-三M系統(tǒng)三在拖三動起三重機(jī)三類型三的負(fù)三載時三也可三能出三現(xiàn)整三流和三有源三逆變?nèi)隣顟B(tài)三。a）整流三狀態(tài)三：提三升重三物，90三°，Ud0E，n0由電三網(wǎng)向三電動三機(jī)提三供能三量。PId+-+--Ud0RMnEV--b）逆變?nèi)隣顟B(tài)三：放三下重三物90三°，Ud0E，n三0由電三動機(jī)三向電三網(wǎng)回三饋能三量。PIdn-nIdTe提升放下c）機(jī)械三特性整流三狀態(tài)三：電動三機(jī)工三作于三第1象限三；逆變?nèi)隣顟B(tài)三：電動三機(jī)工三作于三第4象限三。TL圖4-三3單組V-三M系統(tǒng)三帶起三重機(jī)三類型三負(fù)載三時的三整流三和逆三變狀三態(tài)3.兩組三晶閘三管裝三置反三并聯(lián)三的整三流和三逆變兩組三晶閘三管裝三置反三并聯(lián)三可逆三線路三的整三流和三逆變?nèi)隣顟B(tài)三原理三與此三相同三，只三是出三現(xiàn)逆三變狀三態(tài)的三具體三條件三不一三樣。現(xiàn)以三正組三晶閘三管裝三置整三流和三反組三晶閘三管裝三置逆三變?yōu)槿?，三說明三兩組三晶閘三管裝三置反三并聯(lián)三可逆三線路三的工三作原三理。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-+Ud0fM+-nEVF--a)正組整流電動運(yùn)行

a)正組三晶閘三管裝三置VF整流VF處于三整流三狀態(tài)三：此時三，f三90三°，Ud0三fE，n0電機(jī)三從電三路輸三入能三量作三電動三運(yùn)行三。PIdb)反組三晶閘三管裝三置VR逆變當(dāng)電三動機(jī)三需要三回饋三制動三時，三由于三電機(jī)三反電三動勢三的極三性未三變，三要回三饋電三能必三須產(chǎn)三生反三向電三流，三而反三向電三流是三不可三能通三過VF流通三的。三這時三，可三以利三用控三制電三路切三換到三反組三晶閘三管裝三置VR，并使三它工三作在三逆變?nèi)隣顟B(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?nèi)幱谌隣顟B(tài)三：此時三，r三90三°，E>三|Ud0三r|，n0電機(jī)三輸出三電能三實現(xiàn)三回饋三制動三。PIdc）機(jī)械三特性三范圍Id-Idn反組逆變回饋制動正組整流電動運(yùn)動c)機(jī)械三特性三運(yùn)行三范圍整流三狀態(tài)三：V-三M系統(tǒng)三工作三在第三一象三限。逆變?nèi)隣顟B(tài)三：V-三M系統(tǒng)三工作三在第三二象三限。4.三V三-M系統(tǒng)三的四三象限三運(yùn)行在可三逆調(diào)三速系三統(tǒng)中三，正三轉(zhuǎn)運(yùn)三行時三可利三用反三組晶三閘管三實現(xiàn)三回饋三制動三，反三轉(zhuǎn)運(yùn)三行時三同樣三可以三利用三正組三晶閘三管實三現(xiàn)回三饋制三動。三這樣三，采三用兩三組晶三閘管三裝置三的反三并聯(lián)三，就三可實三現(xiàn)電三動機(jī)三的四三象限三運(yùn)行三。歸納三起來三，可三將可三逆線三路正三反轉(zhuǎn)三時晶三閘管三裝置三和電三機(jī)的三工作三狀態(tài)三列于三表4-三1中。表4-三1三V-三M系統(tǒng)三反并三聯(lián)可三逆線三路的三工作三狀態(tài)V-M系統(tǒng)的工作狀態(tài)正向運(yùn)行正向制動反向運(yùn)行反向制動電樞端電壓極性++－－電樞電流極性+－－+電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向++－－電機(jī)運(yùn)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(jī)械特性所在象限一二三四反并三聯(lián)的三晶閘三管裝三置的三其他三應(yīng)用即使三是不三可逆三的調(diào)三速系三統(tǒng)，三只要三是需三要快三速的三回饋三制動三，常三常也三采用三兩組三反并三聯(lián)的三晶閘三管裝三置，三由正組三提供三電動三運(yùn)行三所需三的整三流供三電，反組三只提三供逆三變制三動。這時三，兩三組晶三閘管三裝置三的容三量大三小可三以不三同，三反組三只在三短時三間內(nèi)三給電三動機(jī)三提供三制動三電流三，并三不提三供穩(wěn)三態(tài)運(yùn)三行的三電流三，實三際采三用的三容量三可以三小一三些。三.可逆V-三M系統(tǒng)三中的三環(huán)流三問題1.環(huán)流三及其三種類環(huán)流三的定三義：采用三兩組三晶閘三管反三并聯(lián)三的可三逆V-三M系統(tǒng)三，如三果兩三組裝三置的三整流三電壓三同時三出現(xiàn)三，便三會產(chǎn)三生不流三過負(fù)三載而三直接三在兩三組晶三閘管三之間三流通三的短三路電三流，稱三作環(huán)三流，三如下三圖中三所示三。圖4-5

反并聯(lián)可逆V-M系統(tǒng)中的環(huán)流

MVRVFUd0f+--+Ud0rRrecRrecRa--~~環(huán)流三的形三成IdIcIc—環(huán)流Id—負(fù)載三電流環(huán)流三的危三害和三利用危害三：一般三地說三，這三樣的三環(huán)流三對負(fù)三載無三益，三徒然三加重三晶閘三管和三變壓三器的三負(fù)擔(dān)三，消三耗功三率，三環(huán)流三太大三時會三導(dǎo)致三晶閘三管損三壞，三因此三應(yīng)該三予以三抑制三或消三除。利用三：只要三合理三的對三環(huán)流三進(jìn)行三控制三，保三證晶三閘管三的安三全工三作，三可以三利用三環(huán)流三作為三流過三晶閘三管的三基本三負(fù)載三電流三，使三電動三機(jī)在三空載三或輕三載時三可工三作在三晶閘三管裝三置的三電流三連續(xù)三區(qū)，三以避三免電三流斷三續(xù)引三起的三非線三性對三系統(tǒng)三性能三的影三響。環(huán)流三的分三類在不三同情三況下三，會三出現(xiàn)三下列三不同三性質(zhì)三的環(huán)三流：（1）靜三態(tài)環(huán)三流——兩組三可逆三線路三在一三定控三制角三下穩(wěn)三定工三作時三出現(xiàn)三的環(huán)三流，三其中三又有三兩類三：直流三平均三環(huán)流——由晶三閘管三裝置三輸出三的直三流平三均電三壓所三產(chǎn)生三的環(huán)三流稱三作直三流平三均環(huán)三流。瞬時三脈動三環(huán)流——兩組三晶閘三管輸三出的三直流三平均三電壓三差為三零，三但因三電壓三波形三不同三，瞬三時電三壓差三仍會三產(chǎn)生三脈動三的環(huán)三流，三稱作三瞬時三脈動三環(huán)流三。環(huán)流三的分三類（三續(xù)）（2）動態(tài)三環(huán)流——僅在三可逆V-三M系統(tǒng)三處于三過渡三過程三中出三現(xiàn)的三環(huán)流三。這里三，主三要分三析靜三態(tài)環(huán)三流的三形成三原因三，并三討論三其控三制方三法和三抑制三措施三。2.直流三平均三環(huán)流三與配三合控三制在兩三組晶三閘管三反并三聯(lián)的三可逆V-三M系統(tǒng)三中，三如果三讓正三組VF和反三組VR都處三于整三流狀三態(tài)，三兩組三的直三流平三均電三壓正三負(fù)相三連，三必然三產(chǎn)生三較大三的直三流平三均環(huán)三流。三為了三防止三直流三平均三環(huán)流三的產(chǎn)三生，三需要三采取三必要三的措三施，三比如三：采用三封鎖三觸發(fā)三脈沖三的方三法，三在任三何時三候，三只允三許一三組晶三閘管三裝置三工作三；采用三配合三控制三的策三略，三使一三組晶三閘管三裝置三工作三在整三流狀三態(tài)，三另一三組則三工作三在逆三變狀三態(tài)。（1）配三合控三制原三理為了三防止三產(chǎn)生三直流三平均三環(huán)流三，應(yīng)三該當(dāng)三正組三處于三整流三狀態(tài)三時，三強(qiáng)迫三讓反三組處三于逆三變狀三態(tài)，三且控三制其三幅值三與之三相等三，用三逆變?nèi)妷喝颜麟娙龎喝斎?，三則直三流平三均環(huán)三流為三零。三于是Ud0三r=－Ud0三f由式三（4-三1），Ud0三f=Ud0三m三axco三sfUd0三f=Ud0三m三axco三sr其中f和r分別三為VF和VR的控三制角三。由于三兩組三晶閘三管裝三置相三同，三兩組三的最三大輸三出電三壓Ud0三ma三x是一三樣的三，因三此，三當(dāng)直三流平三均環(huán)三流為三零時三，應(yīng)三有co三sr=–co三sf或r+f=三18三0（4-三3）如果三反組三的控三制用三逆變?nèi)莚表示三，則f=r（4-三4）由此三可見三，按三照式三（4-三4）來三控制三就可三以消三除直三流平三均環(huán)三流，三這稱三作=配合三控制三。為三了更三可靠三地消三除直三流平三均環(huán)三流，三可采三用f≥r（4-三5）（2）配三合控三制方三法為了三實現(xiàn)三配合三控制三，可三將兩三組晶三閘管三裝置三的觸三發(fā)脈三沖零三位都三定在90三°，即當(dāng)控三制電三壓Uc=三0時，三使f=r=90三°，此時Ud0三f=Ud0三r=0，電機(jī)三處于三停止三狀態(tài)三。增大三控制三電壓Uc移相三時，三只要三使兩三組觸三發(fā)裝三置的三控制三電壓三大小三相等三符號三相反三就可三以了三。這樣三的觸三發(fā)控三制電三路示三于下三圖。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）=配合三控制三電路在如三圖電三路中三，用三同一三個控三制電三壓去三控制三兩組三觸發(fā)三裝置三，正三組觸三發(fā)裝三置GT三F由Uc直接三控制三，而三反組三觸發(fā)三裝置GT三R由三控制三，三是經(jīng)三過反三號器AR后獲三得的三。（4）=配合三控制三特性=配合三控制三系統(tǒng)三的移三相控三制特三性示三于下三圖。三移相三時，三如果三一組三晶閘三管裝三置處三于整三流狀三態(tài)，三另一三組便三處于三逆變?nèi)隣顟B(tài)三，這三是指三控制三角的三工作三狀態(tài)三而言三的。圖4-三7配合三控制三移相三特性=移相三控制三特性三（續(xù)三）

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fCTRCTFUc1（5）=控制三的工作三狀態(tài)待逆三變狀三態(tài)——實際三上，三這時三逆變?nèi)M除三環(huán)流三外并三未流三過負(fù)三載電三流，三也就三沒有三電能三回饋三電網(wǎng)三，確三切地三說，三它只三是處三于“三待逆三變狀三態(tài)”三，表三示該三組晶三閘管三裝置三是在三逆變?nèi)强厝葡氯却ぷ魅?。逆變?nèi)隣顟B(tài)——只有三在制三動時三，當(dāng)三發(fā)出三信號三改變?nèi)刂迫呛笕?，同三時降三低了三整流三電壓三和逆三變電三壓的三幅值三，一三旦電三機(jī)反三電動三勢E>三|Ud0三r|三=三|Ud0三f|，整三流組三電流三將被三截止三，逆三變組三才真三正投三入逆三變工三作，三使電三機(jī)產(chǎn)三生回三饋制三動，三將電三能通三過逆三變組三回饋三電網(wǎng)三。=控制三的工作三狀態(tài)三（續(xù)三）待整三流狀三態(tài)——同樣三，當(dāng)三逆變?nèi)M工三作時三，另三一組三也是三在等三待著三整流三，可三稱作三處于三“待三整流三狀態(tài)三”。所以三，在=配合三控制三下，三負(fù)載三電流三可以三迅速三地從三正向三到反三向（三或從三反向三到正三向）三平滑三過渡三，在任三何時三候，三實際三上只三有一三組晶三閘管三裝置三在工三作，三另一三組則三處于三等待三工作三的狀三態(tài)。（6）最三小逆三變角三限制為了三防止三晶閘三管裝三置在三逆變?nèi)隣顟B(tài)三工作三中逆三變角三太小三而導(dǎo)三致?lián)Q三流失三敗，三出現(xiàn)三“逆三變顛三覆”三現(xiàn)象三，必三須在三控制三電路三中采三用限三幅作三用，三形成三最小三逆變?nèi)莔i三n保護(hù)三。與三此同三時，三對角也三實施mi三n保護(hù)三，以三免出三現(xiàn)Ud0三f>Ud0三r而產(chǎn)三生直三流平三均環(huán)三流。三通常三取3.瞬時三脈動三環(huán)流三及其三抑制（1）三瞬時三的脈三動環(huán)三流產(chǎn)三生的三原因三：采用三配合三控制三已經(jīng)三消除三了直三流平三均環(huán)三流，三但是三，由三于晶三閘管三裝置三的輸三出電三壓是三脈動三的，三造成三整流三與逆三變電三壓波三形上三的差三異，三仍會三出現(xiàn)三瞬時三電壓三的情三況，三從而三仍能三產(chǎn)生三瞬時三的脈三動環(huán)三流。三這個三瞬時三脈動三環(huán)流三是自三然存三在的三，因三此配三合控三制有三環(huán)流三可逆三系統(tǒng)三又稱三作自三然環(huán)三流系三統(tǒng)。（2）瞬三時脈三動環(huán)三流產(chǎn)三生情三況舉三例瞬時三電壓三差和三瞬時三脈動三環(huán)流三的大三小因三控制三角的三不同三而異三?，F(xiàn)以f=r=60三°為例三，分三析三三相零三式反三并聯(lián)三可逆三線路三產(chǎn)生三瞬時三脈動三環(huán)流三的情三況，三這里三采用三零式三線路三的目三的只三是為三了繪三制波三形簡三單。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三相三零式三反并三聯(lián)可三逆線三路IdIcp三相三零式三反并三聯(lián)的三電壓三波形d)瞬時三電壓三差和三瞬時三脈動三環(huán)流三波形b)整流三電壓三波形c)逆變?nèi)妷喝ㄐ蝍bcaud0r0wtp2pUd0rwtIcpicpud0af

ud0fwtabca0p2pUd0f0arud0瞬時三脈動三環(huán)流三的產(chǎn)三生正組三整流三電壓三和反三組逆三變電三壓之三間的三瞬時三電壓三差，ud0=ud0三f–ud0三r其波三形繪三于圖4-三9d。由于三這個三瞬時三電壓三差的三存在三，便三在兩三組晶三閘管三之間三產(chǎn)生三了瞬三時脈三動環(huán)三流icp，也繪三在圖4-三9d中。瞬時三脈動三環(huán)流三的直三流分三量由于三晶閘三管的三內(nèi)阻三很小三，環(huán)三流回三路的三阻抗三主要三是電三感，三所以三不能三突變?nèi)?，并三且落三后于ud0；又三由于三晶閘三管的三單向三導(dǎo)電三性，三只能三在一三個方三向脈三動，三所以三瞬時三脈動三環(huán)流三也有三直流三分量Icp（見圖4-三9d），但與三平均三電壓三差所三產(chǎn)生三的直三流平三均環(huán)三流在三性質(zhì)三上是三根本三不同三的。（3）瞬三時脈三動環(huán)三流的三抑制直流三平均三環(huán)流三可以三用配三合控三制消三除，三而瞬三時脈三動環(huán)三流卻三是自三然存三在的三。為三了抑三制瞬三時脈三動環(huán)三流，三可在三環(huán)流三回路三中串三入電三抗器三，叫三做環(huán)流三電抗三器，或三稱均三衡電三抗器三，如三圖4-三9a中的Lc1和Lc2。環(huán)流三電抗三的大三小可三以按三照把三瞬時三環(huán)流三的直三流分三量限三制在三負(fù)載三額定三電流三的5%三~1三0%來設(shè)三計。環(huán)流三電抗三器的三設(shè)置三相三零式三反并三聯(lián)可三逆線三路必三須在三正、三反兩三個回三路中三各設(shè)三一個三環(huán)流三電抗三器，三因為三其中三總有三一個三電抗三器會三因流三過直三流負(fù)三載電三流而三飽和三，失三去限三流作三用。例如三：在圖4-三9a中當(dāng)三正組VF整流三時，三流過三負(fù)載三電流三，使Lc1鐵芯三飽和三，只三能依三靠在三逆變?nèi)芈啡械腖c2限制三環(huán)流三。同理三，當(dāng)三反組VR整流三時，三只能三依靠Lc1限制三環(huán)流三。在三三相橋三式反三并聯(lián)三可逆三線路三中，三由于三每一三組橋三又有三兩條三并聯(lián)三的環(huán)三流通三道，三總共三要設(shè)三置4個環(huán)三流電三抗器三。12MVFVRabcABC--環(huán)流三電抗三器的三設(shè)置三（續(xù)三）~MVFVRabcABCa'b'c'--~~環(huán)流三電抗三器的三設(shè)置三（續(xù)三）在三三相橋三式交三叉連三接可三逆線三路中三，由三于電三源獨三立，三每一三組橋三只有三一條三環(huán)流三通道三，因三此只三要設(shè)三置2個環(huán)三流電三抗器三。四.=配合三控制三的有三環(huán)流三可逆V-三M系統(tǒng)1.系統(tǒng)組成

MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc----主電三路主電三路采三用兩三組三三相橋三式晶三閘管三裝置三反并三聯(lián)的三可逆三線路三，其三中：正組三晶閘三管VF，由GT三F控制三觸發(fā)三，——正轉(zhuǎn)三時，VF整流三；——反轉(zhuǎn)三時，VF逆變?nèi)７唇M三晶閘三管VR，由GT三R控制三觸發(fā)三，——反轉(zhuǎn)三時，VR整流三；——正轉(zhuǎn)三時，VR逆變?nèi)?。給定三與檢三測電三路（三轉(zhuǎn)速三）根據(jù)三可逆三系統(tǒng)三正反三向運(yùn)三行的三需要三，給三定電三壓、三轉(zhuǎn)速三反饋三電壓三、電三流反三饋電三壓都三應(yīng)該三能夠三反映三正和三負(fù)的三極性三。這三里給定三電壓三：正三轉(zhuǎn)時三，KF閉合三，U*n=“+”；反轉(zhuǎn)三時，KR閉合三，U*n=“-”。轉(zhuǎn)速三反饋三：正三轉(zhuǎn)時三，Un=“-”，反轉(zhuǎn)三時，Un=“+”。給定三與檢三測電三路（三電流三）電流三反饋三電壓三：正轉(zhuǎn)三時，Ui=“+”；反轉(zhuǎn)三時，Ui=“-”。注意三：由于三電流三反饋三應(yīng)能三否反三映極三性，三因此三圖中三的電三流互三感器三需采三用直流三電流三互感三器或霍爾三變換三器，以三滿足三這一三要求?？刂迫娐房刂迫娐啡捎萌湫腿霓D(zhuǎn)三速、三電流三雙閉三環(huán)系三統(tǒng)，三其中三：轉(zhuǎn)速三調(diào)節(jié)三器AS三R控制三轉(zhuǎn)速三，設(shè)三置雙三向輸三出限三幅電三路，三以限三制最大三起制三動電三流；電流三調(diào)節(jié)三器AC三R控制三電流三，設(shè)三置雙三向輸三出限三幅電三路，三以限三制最小三控制三角mi三n與最小三逆變?nèi)莔i三n。2.控制三方式采用三同步三信號三為鋸三齒波三的觸三發(fā)電三路時三，移三相控三制特三性是三線性三的，三兩組三觸發(fā)三裝置三的控三制特三性如三圖所三示。

rmin180o0o-

UcmUcmUc90o90o0o180o

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fCTRCTFUc1反轉(zhuǎn)時：

>0，

r<90°，VR整流：Ud0r=“+”；Uc<

0，f

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90°，VF逆變：Ud0f

=“-”。正轉(zhuǎn)時：Uc>0，f

<90°，VF整流：Ud0f

=“+”；

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<90°，VR逆變：Ud0r

=“-”。停轉(zhuǎn)三時：Uc=三0，r=f=90三°，Ud0三f=Ud0三r=三0。AR=“-”VR逆變3.工作三過程正向三運(yùn)行三過程三：KF閉合三，U*n=“+”U*i=“-”Uc=“+”電動三機(jī)正向三運(yùn)行——三——三——三——三VF整流正向三運(yùn)行三過程三系統(tǒng)三狀態(tài)+++----++Id有環(huán)三流系三統(tǒng)正三向運(yùn)三行過三程MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc----Pn制動三過程整個三制動三過程三可以三分為三兩個三主要三階段三，其三中還三有一三些子三階段三。主三要階三段分三為：I.本組三逆變?nèi)A段三；II.它組三制動三階段三?，F(xiàn)以三正向三制動三為例三，說三明有三環(huán)流三可逆三調(diào)速三系統(tǒng)三的制三動過三程。I.本組三逆變?nèi)A段在這三階段三中，三電流三由正三向負(fù)三載電三流下三降到三零，三其方三向未三變，三因此三只能三仍通三過正三組VF流通三，具三體過三程如三下：發(fā)出三停車三（或三反向三）指三令后三，轉(zhuǎn)三速給三定電三壓突三變?yōu)槿悖ㄈ蜇?fù)三值）三；AS三R輸出三躍變?nèi)秸薹?U*im；AC三R輸出三躍變?nèi)韶?fù)三限幅三值-Ucm；VF由整三流狀三態(tài)很三快變?nèi)傻娜孀內(nèi)隣顟B(tài)三，同三時反三組VR由待三逆變?nèi)隣顟B(tài)三轉(zhuǎn)變?nèi)纱魅隣顟B(tài)三。在VF三-M回路三中，三由于VF變成三逆變?nèi)隣顟B(tài)三，極三性變?nèi)?fù)，三而電三機(jī)反三電動三勢E極性三未變?nèi)?，迫三使電三流迅三速下三降，三主電三路電三感迅三速釋三放儲三能，三企圖三維持三正向三電流三，這三時大部三分能三量通三過VF回饋三電網(wǎng)三，所三以稱三作“三本組三逆變?nèi)A段三”。三由于三電流三的迅三速下三降，三這個三階段三所占三時間三很短三，轉(zhuǎn)三速來三不及三產(chǎn)生三明顯三的變?nèi)洳ㄈ螆D三見圖4-三10中的三階段I。本組三逆變?nèi)^程三系統(tǒng)三狀態(tài)MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc+++----++Id0+--++----Ⅱ.它組三制動三階段當(dāng)主三電路三電流三下降三過零三時，三本組三逆變?nèi)K止三，第I階段三結(jié)束三，轉(zhuǎn)三到反三組VR工作三，開三始通三過反三組制三動。三從這三時起三，直三到制三動過三程結(jié)三束，三統(tǒng)稱三“它三組制三動階三段”三。它組三制動三階段三又可三分成三三個三子階三段：它組三建流三子階三段；它組三逆變?nèi)与A三段；反向三減流三子階三段。它組三建流三子階三段（1）Id過零三并反三向，三直至三到達(dá)-Idm以前三，AC三R并未三脫離三飽和三狀態(tài)三，其三輸出三仍為-Ucm。這時三，VF和VR輸出三電壓三的大三小都三和本三組逆三變階三段一三樣，三但由三于本三組逆三變停三止，三電流三變化三延緩三，三的數(shù)三值略三減，三使（2）反組VR由“三待整三流”三進(jìn)入三整流三，向三主電三路提三供–Id。由于三反組三整流三電壓Ud0三r和反三電動三勢E的極三性相三同，三反向三電流三很快三增長三，電三機(jī)處三于反三接制三動狀三態(tài)，三轉(zhuǎn)速三明顯三地降三低，三因此三，又三可稱三作“三它組三反接三制動三狀態(tài)三”。反接三制動三過程三系統(tǒng)三狀態(tài)+-MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA

LdUc+++----+0+--++Id----它組三逆變?nèi)与A三段當(dāng)反三向電三流達(dá)三到–Idm并略三有超三調(diào)時三，AC三R輸出三電壓Uc退出三飽和三，其三數(shù)值三很快三減小三，又三由負(fù)三變正三，然三后再三增大三，使VR回到三逆變?nèi)隣顟B(tài)三，而VF變成三待整三流狀三態(tài)。三此后三，在AC三R的調(diào)三節(jié)作三用下三，力三圖維三持接三近最三大的三反向三電流–Idm，因而電機(jī)三在恒三減速三條件三下回三饋制三動，三把動三能轉(zhuǎn)三換成三電能三，其三中大三部分三通過VR逆變?nèi)仞伻娋W(wǎng)三，過三渡過三程波三形為三圖4-三10中的三第II2階段三，稱三作“三它組三回饋三制動三階段三”或三“它三組逆三變階三段”三。由圖三可見三，這三個階三段所三占的三時間三最長三，是三制動三過程三中的三主要三階段三。它組三回饋三制動三過程三系統(tǒng)三狀態(tài)+-MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA

LdUc+++----+0+--++

Id+-+-----反向三減流三子階三段在這三一階三段，三轉(zhuǎn)速三下降三得很三低，三無法三再維三持-Idm，于是三電流三立即三衰減三。在電三流衰三減過三程中三，電三感L上的三感應(yīng)三電壓LdId/dt支持三著反三向電三流，三并釋三放出三存儲三的磁三能，三與電三動機(jī)三斷續(xù)三釋放三出的三動能三一起三通過VR逆變?nèi)仞伻娋W(wǎng)三。如果三電機(jī)三隨即三停止三，整三個制三動過三程到三此結(jié)三束。+-MVRVF-1ARGT三RGT三FUcAS三RAC三RU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc+++----+0+--++Id+-+-反向三減流三過程三系統(tǒng)三狀態(tài)0000000----tttOOOId

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制動三過程三系統(tǒng)三響應(yīng)三曲線III1II2II3-IdmIdL-UcmE圖4-三10配合三控制三有環(huán)三流可三逆直三流調(diào)三速系三統(tǒng)正三向制三動過三渡過三程波三形反向三起動如果三需要三在制三動后三緊接三著反三轉(zhuǎn)，Id=-Idm的過三程就三會延三續(xù)下三去，三直到三反向三轉(zhuǎn)速三穩(wěn)定三時為三止。由于三正轉(zhuǎn)三制動三和反三轉(zhuǎn)起三動的三過程三完全三銜接三起來三，沒三有間三斷或三死區(qū)三，這三是有三環(huán)流三可逆三調(diào)速三系統(tǒng)三的優(yōu)三點，三適用三于要三求快三速正三反轉(zhuǎn)三的系三統(tǒng)。MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc+++----++Id0+--++反向三起動三過程三系統(tǒng)三狀態(tài)Id-+-+--00-+-+-+----IdL

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有環(huán)三流系三統(tǒng)可三逆運(yùn)三行曲三線4.三1.三3無環(huán)三流控三制的三可逆三晶閘三管-電動三機(jī)系三統(tǒng)概述有環(huán)三流可三逆系三統(tǒng)雖三然具三有反三向快三、過三渡平三滑等三優(yōu)點三，但三設(shè)置三幾個三環(huán)流三電抗三器終三究是三個累三贅。三因此三，當(dāng)三工藝三過程三對系三統(tǒng)正三反轉(zhuǎn)三的平三滑過三渡特三性要三求不三很高三時，三特別三是對三于大三容量三的系三統(tǒng)，三常采三用既三沒有三直流三平均三環(huán)流三又沒三有瞬三時脈三動環(huán)三流的三無環(huán)三流控三制可三逆系三統(tǒng)。系統(tǒng)三分類按照三實現(xiàn)三無環(huán)三流控三制原三理的三不同三，無三環(huán)流三可逆三系統(tǒng)三又有三大類三：邏輯三控制三無環(huán)三流系三統(tǒng)；錯位三控制三無環(huán)三流系三統(tǒng)?？刂迫磉壿嬋刂迫臒o三環(huán)流三可逆三系統(tǒng)當(dāng)一三組晶三閘管三工作三時，三用邏三輯電三路（三硬件三）或三邏輯三算法三（軟三件）三去封三鎖另三一組三晶閘三管的三觸發(fā)三脈沖三，使三它完三全處三于阻三斷狀三態(tài)，三以確三保兩三組晶三閘管三不同三時工三作，三從根三本上三切斷三了環(huán)三流的三通路三，這三就是三邏輯三控制三的無三環(huán)流三可逆三系統(tǒng)三。錯位三控制三的無三環(huán)流三可逆三系統(tǒng)在錯三位控三制的三無環(huán)三流可三逆系三統(tǒng)中三，同三樣采三用配三合控三制的三觸發(fā)三移相三方法三，但三兩組三脈沖三的關(guān)三系是r+f=三30三0°，甚至三是r+f=36三0°，也就三是說三，初三始相三位整三定在r=f=三15三0°或18三0°。這樣三，當(dāng)三待逆三變組三的觸三發(fā)脈三沖來三到時三，它三的晶三閘管三已經(jīng)三完全三處于三反向三阻斷三狀態(tài)三，不三可能三導(dǎo)通三，當(dāng)三然就三不會三產(chǎn)生三瞬時三脈動三環(huán)流三了。鑒于三目前三錯位三控制三的無三環(huán)流三可逆三系統(tǒng)三實際三應(yīng)用三已經(jīng)三較少三，本三課程三不再三詳細(xì)三介紹三。1.邏輯三控制三的無三環(huán)流三可逆三系統(tǒng)本節(jié)三將著三重討三論邏三輯控三制的三無環(huán)三流可三逆系三統(tǒng)的三系統(tǒng)三結(jié)構(gòu)三、控三制原三理和三電路三設(shè)計三。（1）系三統(tǒng)的三組成邏輯三控制三的無三環(huán)流三可逆三調(diào)速三系統(tǒng)三（以三下簡三稱“三邏輯三無環(huán)三流系三統(tǒng)”三）的三原理三框圖三示于三下圖三該系三統(tǒng)結(jié)三構(gòu)的三特點三為：邏輯三控制三無環(huán)三流系三統(tǒng)結(jié)三構(gòu)圖4-三11邏輯三控制三無環(huán)三流可三逆調(diào)三速系三統(tǒng)原三理框三圖

ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUcfUblfUblrUcrU*i+UiU*iUi0LdAR----+系統(tǒng)三結(jié)構(gòu)三的特三點主電三路采三用兩三組晶三閘管三裝置三反并三聯(lián)線三路；由于三沒有三環(huán)流三，不三用設(shè)三置環(huán)三流電三抗器三；仍保三留平三波電三抗器Ld，以三保證三穩(wěn)定三運(yùn)行三時電三流波三形連三續(xù)；控制三系統(tǒng)三采用三轉(zhuǎn)速三、電三流雙三閉環(huán)三方案三；電流三環(huán)分三設(shè)兩三個電三流調(diào)三節(jié)器三，1A三CR用來三控制三正組三觸發(fā)三裝置GT三F，2A三CR控制三反組三觸發(fā)三裝置GT三R；系統(tǒng)三結(jié)構(gòu)三的特三點（三續(xù)）1A三CR的給三定信三號經(jīng)三反號三器AR作為2A三CR的給三定信三號，三因此三電流三反饋三信號三的極三性不三需要三變化三，可三以采三用不三反映三極性三的電三流檢三測方三法。為了三保證三不出三現(xiàn)環(huán)三流，三設(shè)置三了無三環(huán)邏三輯控三制環(huán)三節(jié)DL三C，這是三系統(tǒng)三中的三關(guān)鍵三環(huán)節(jié)三。它三按照三系統(tǒng)三的工三作狀三態(tài)，三指揮三系統(tǒng)三進(jìn)行三正、三反組三的自三動切三換，三其輸三出信三號Ubl三f用來三控制三正組三觸發(fā)三脈沖三的封三鎖或三開放，Ubl三r用來三控制三反組三觸發(fā)三脈沖三的封三鎖或三開放三。

ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUcfUblfUblrUcrU*i+UiU*iUi0LdAR（2）工三作原三理正向三運(yùn)行三：+-++--+-++----

ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUcfUblfUblrUcrU*i+UiU*iUi0LdAR反向三運(yùn)行----++++++----2．無三環(huán)流三邏輯三控制三環(huán)節(jié)（1）邏三輯控三制環(huán)三節(jié)的三設(shè)計三要求DL三C的輸三入要三求：分析V-三M系統(tǒng)三四象三限運(yùn)三行的三特性三，有三如下三共同三特征三：正向三運(yùn)行三和反三向制三動時三，電三動機(jī)三轉(zhuǎn)矩三方向三為正三，即三電流三為正三；反向三運(yùn)行三和正三向制三動時三，電三動機(jī)三轉(zhuǎn)矩三方向三為負(fù)三，即三電流三為負(fù)三。因此三，應(yīng)三選擇三轉(zhuǎn)矩三信號三作為DL三C的輸三入信三號。由于AC三R的輸三出信三號正三好代三表了三轉(zhuǎn)矩三方向三，即三有：正向三運(yùn)行三和反三向制三動時三，U*i為正三；反向三運(yùn)行三和正三向制三動時三，U*i為負(fù)三。又因三為U*I極性三的變?nèi)蝗砻魅到y(tǒng)三轉(zhuǎn)矩三反向三的意三圖，三轉(zhuǎn)矩三極性三的真三正變?nèi)龘Q還三要滯三后一三段時三間。三只有三在實三際電三流過三零時三，才三開始三反向三，因三此，三需要三檢測三零電三流信三號作三為DL三C的另三一個三輸入三信號。DL三C的輸三出要三求正向三運(yùn)行三：VF整流三，開三放VF，封鎖VR；反向三制動三：VF逆變?nèi)?，開三放VF，封鎖VR；反向三運(yùn)行三：VR整流三，開三放VR，封鎖VF；正向三制動三：VR逆變?nèi)_三放VR，封鎖VF；因此三，DL三C的輸三出有三兩種三狀態(tài)三：VF開放—Ubl三f=三1，VF封鎖—Ubl三f=三0；VR開放—Ubl三r=三1，VR封鎖—Ubl三r=三0。DL三C的內(nèi)三部邏三輯要三求對輸三入信三號進(jìn)三行轉(zhuǎn)三換，三將模三擬量三轉(zhuǎn)換三為開三關(guān)量三；根據(jù)三輸入三信號三，做三出正三確的三邏輯三判斷三；為保三證兩三組晶三閘管三裝置三可靠三切換三，需三要有三兩個三延時三時間三：(1三)t1延時——關(guān)斷三等待三時間三，以三確認(rèn)三電流三已經(jīng)三過零三，而三非因三電流三脈動三引起三的誤三信號三；(2三)t2延時——觸發(fā)三等待三時間三，以三確保三被關(guān)三斷的三晶閘三管已三恢復(fù)三阻斷三能力三，防