第3、4章(电力拖动控制系统.pptx
2交叉连接反并联可逆电路的工作状态1无环流系统优点：优点：安全可靠，无环流，体积小。安全可靠，无环流，体积小。a)三相半波电路构成的交叉可逆电路 b）三相桥式电路构成的交叉可逆电路 区别：反并联连接电路的两组整流桥VF、VR使用的是同一个交流电源，交叉连接电路的两组整流桥VF、VR使用的是无电气连接的两个独立电源 缺点：存在换流死区，动态响应慢。主要特征：任何时刻都不让VF、VR两组桥同时工作，若VF工作，则VR封锁；若VR工作，则VF封锁；或VF、VR同时封锁。以此使产生环流的必要条件不再存在。第2页/共22页第1页/共22页2有环流系统l 基本工作方式：VF、VR同时加触发脉冲信号，但它们的控制角满足 ，其目的是使两组整流桥输出同一个数值、同一个方向的Ud。这种控制方式称为配合控制。电动机工作状态电动机工作状态正向电动正向电动正向制动正向制动反向电动反向电动反向制动反向制动工作象限工作象限转速转速n、反电势、反电势Ea、电压、电压Ud转矩转矩T，电枢电流，电枢电流Ia+无坏流系统无坏流系统正组正组VF状态状态整流整流封锁封锁封锁封锁逆变逆变反组反组VR状态状态封锁封锁逆变逆变整流整流封锁封锁有环流系统有环流系统正组正组VF状态状态整流整流待整流待整流待逆变待逆变逆变逆变反组反组VR状态状态待逆变待逆变逆变逆变整流整流待整流待整流l 哪一组真正工作由电流来决定，不工作的那一组处于待逆变或待整流状况。第3页/共22页第2页/共22页3.2 可逆电路中的环流及其抑制办法 环流及其种类 环流，是指不流过电动机或其它负载，而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流。环流的存在会显著地加重晶闸管和变压器的负担，消耗无用的功率，环流太大时甚至会导致晶闸管损坏，因此必须予以抑制。对环流的分析必须一分为二。环流分类：反并联可逆线路中的环流反并联可逆线路中的环流Ia负载电流负载电流 Ic环流环流静态环流：系统稳定工作时所出现的环流。动态环流：系统处于过渡过程中出现的环流。直流平均环流瞬时脉动环流静态环流动态环流第4页/共22页第3页/共22页直流平均环流产生的原因及消除办法1产生的原因 正组VF输出为两端的电势差即两个电源的直流平均电压差为：电压差如能产生直流平均环流则其流向与图中的Ic反向，与晶闸管装置所允许的电流流动方向相反而实际不能流通。可知，这时也不会产生直流平均环流。产生直流平均环流Ic。由于两边电源的内阻都较小，很小的 也会引起较大的直流平均环流，且 是一个直流平均量，它无法依靠电抗器来抑制Ic的大小，只能靠改变 来减弱或消除它。2消除办法（1）使）使 略大于略大于1801800 0（2）使）使反组输出为第5页/共22页第4页/共22页1产生的原因2抑制办法晶闸管装置输出的电压是脉动晶闸管装置输出的电压是脉动的，正组整流电压的，正组整流电压UdoF和反组逆变和反组逆变电压电压UdoR的瞬时值并不相同，当整的瞬时值并不相同，当整流电压瞬时值大于逆变电压瞬时值流电压瞬时值大于逆变电压瞬时值时，便产生正向瞬时电压差，从而时，便产生正向瞬时电压差，从而产生瞬时环流。产生瞬时环流。抑制瞬时脉动环流的办法是在抑制瞬时脉动环流的办法是在环流回路中串入电抗器，叫做环流回路中串入电抗器，叫做限环限环流电抗器流电抗器或称均衡电抗器，一般要或称均衡电抗器，一般要求把瞬时脉动环流中的直流分量求把瞬时脉动环流中的直流分量Icp限制在负载额定电流的限制在负载额定电流的5%10%之之间。间。图3-7 三相半波反并联可逆电路及其 时的环流电压和电流瞬时脉动环流产生原因及抑制办法第6页/共22页第5页/共22页3环流电抗器的配置位置及数量连接方式连接方式反并联连接反并联连接交叉连接交叉连接整流电路形式整流电路形式三相半波三相半波三相桥式三相桥式三相半波三相半波三相桥式三相桥式环流通路环流通路1211限环流电抗器个数限环流电抗器个数2422第7页/共22页第6页/共22页3.3 有环流V-M可逆调速系统 配合控制的反并联连接的有环流可逆调速系统1系统原理图 三相桥式供电，三相桥式供电，2条环流通道，配备四个环流电抗器。条环流通道，配备四个环流电抗器。可正反转，四象限运行。可正反转，四象限运行。4调节器输出双向限幅调节器输出双向限幅 2配合控制的实现配合控制的实现3信号双极性信号双极性通过放大倍数为通过放大倍数为1的反向放大器得到的反向放大器得到Uct，来实现，来实现的配合控制。的配合控制。ASR设置限幅，限制最大动态电流，设置限幅，限制最大动态电流，ACR设置限幅，限制最小控制角设置限幅，限制最小控制角min和和 最小逆变角最小逆变角 min系统原理图信号都是双极性的，相应的实际量都是可反相或可反向的，这正是四象限运行系统的一个特征。第8页/共22页第7页/共22页a图图 l VZ1限制反向输出电压的幅值限制反向输出电压的幅值 l VZ2限制正向输出电压的幅值限制正向输出电压的幅值调节器输出双向限幅电路调节器输出双向限幅电路 当当 VD-kE 时，时，VC 0，VD1不起作用；不起作用；当当 VD-kE 时，时，VC Ea时，Io0，电动机正向电动。电路的电压平衡方程为电动工作时，VT2、VD1并没有参与工作，去掉这两个元件后，电路与单象限工作电路完全一致，是一个典型的降压斩波电路。lVT1、VT2互补工作，互补工作，VD2是是I0为正时的续为正时的续流二极管，流二极管，VD1是为是为I0为负时的续流二极管。为负时的续流二极管。l为了防止直流电源经为了防止直流电源经VT1、VT2直通短路，直通短路，GD2、GD1中应设延时电路以形成中应设延时电路以形成“死区死区”。输出电压平均值输出电压平均值电动机最高空载转速是电动机最高空载转速是图4-3 电流可反向两象限斩波调速系统 第16页/共22页第15页/共22页 正向制动工况。当UoEa 时，Io 反向，电动机工作在第象限的回馈制动状态。两象工作电路在发电状态时的等效电路两象工作电路在发电状态时的等效电路l l 可知，直流电机通过斩波器向直流电源输送电能（发电）时，可知，直流电机通过斩波器向直流电源输送电能（发电）时，Ea Ea 的范围是的范围是 0 0UdUd,转速范围是转速范围是 0 0 n n0max0max 。l l “能正常发电能正常发电”的要求是的要求是 Ea UdEa UdEa UdEa Ud Ea Ud Ea Ud Ea Ud。l l 若若 Ea UdEa UdEa UdEa Ud ，则发电电流不再可控，电流将变得很大而不允许。，则发电电流不再可控，电流将变得很大而不允许。l l 该电路用作发电运行，则发电机该电路用作发电运行，则发电机(直流电机直流电机)可变速发电，可变速发电，在转速在转速0 0 0 0n n n n0max0max0max0max的范围内，都可向恒直流电压源实现电流大小可控的发电。的范围内，都可向恒直流电压源实现电流大小可控的发电。制动时，VT2或VD1有电流，VT1和VD2无电流。把不参与工作的VT1、VD2去掉，可把电路重画于右图，图中按习惯画法把能量输入方即电机画在了左边。这就是典型的升压斩波器电路。电流的参考方向同前，实际为负值电流的参考方向同前，实际为负值 从上面的分析可知，图4-3所示的电路可以实现正向回馈制动，制动时电流(转矩)反向，其运行象限为、象限。该电路称电流可反向的两象限工作电路。第17页/共22页第16页/共22页3)波形分析及能量传递波形分析及能量传递图图4-5 两象限工作斩波调速系统从电动到制止转换过程的两象限工作斩波调速系统从电动到制止转换过程的电压电流波形及能量传递简图电压电流波形及能量传递简图第18页/共22页第17页/共22页图图4-6 电压可反向的两象限工作电路电压可反向的两象限工作电路a)电路图电路图 b)工作象限工作象限电压可反向的两象限工作电路第19页/共22页第18页/共22页3可四象限运行的电路图图4-7可四象限运行的斩波调速电路可四象限运行的斩波调速电路 a）电路图电路图 b)e）、象限波形图象限波形图 f）工作象限工作象限1.工作原理H型桥式斩波电路的工作模式非常灵活，以最常用的可逆运行模式说明之。VT1、VT2为一组，VT3、VT4为另一组，两组在一个PWM斩波周期内互补工作。2.输出电压的平均值3.优点:调节连续平滑，四象限工作。第20页/共22页第19页/共22页4.2 直流斩波调速系统1系统原理图l l 转速、电流双闭环转速、电流双闭环 l l GM GM GM GM为载波（三角波或锯齿波）发生器为载波（三角波或锯齿波）发生器l l PWM PWM为脉宽调制单元，为脉宽调制单元，其输入信号是控制电平其输入信号是控制电平UcUc，输出的是占空比为，输出的是占空比为 的的PWMPWM信号信号l l GT GT GT GT为驱动电路为驱动电路,内应设置防止上下桥臂直通的内应设置防止上下桥臂直通的“死区死区”第21页/共22页第20页/共22页2交流电源供电时的制动l 泵升电压的产生原因 l 泵升电压的抑制与能耗制动 图图4-9限制泵升电压的能耗制动电路限制泵升电压的能耗制动电路 回馈制动状态时，机械能变成电能送回直流侧。这部分能量输入直流环节的滤波电容，对电容充电的结果是使电容器两端的电压不断地升高。设正常工作时Ud=500V,C=2200uF,回馈电功率是 P=2.2kW,1秒钟后电容的电压值为Ux 抑制办法：2）能耗制动。见右图1）回馈制动。改不控整流桥为能量能改不控整流桥为能量能双向流通的双向流通的PWM整流桥。整流桥。第22页/共22页第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页
