(1.4)--1.3 V-M系统组成及特性.pdf

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1、V-M系统组成及特性V-M系统组成及特性本节讨论V-M系统的几个主要问题：（1）触发脉冲相位控制（2）电流脉动及其波形的连续与断续（3）抑制电流脉动的措施（4）晶闸管-电动机系统的机械特性（5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数V-M系统组成及特性触发脉冲相位控制：调节触发装置GT 输出脉冲的相位，可改变可控整流器 VT 输出瞬时电压 ud及输出平均电压 Ud。a)u1TVTRLu2uVTudidu20t12tttttug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+OOOOOV-M系统组成及特性式中 电动机反电动势；整流电流瞬时值；主电路总电感；主电路等效电阻，ELR瞬时电压平衡方程ti

2、LRiEuddddd0+=(1)EId且R=Rrec+Ra+RL；RL+_+_Ud0IdE图1 V-M系统主电路的等效电路图V-M系统组成及特性对ud0进行积分，即得理想空载整流电压平均值Ud0对于全控整流电路当电流波形连续时式中从自然换相点算起的触发脉冲控制角=0 时的整流电压波形峰值交流电源一周内的整流电压脉波数Ummcossinmd0mUmU=(2)V-M系统组成及特性表1 不同整流电路的整流电压值整流电路 单相全波 三相半波 三相全波 六相半波 Um 22U*22U 26U 22U m 2 3 6 6 Ud0 cos9.02U cos17.12U cos34.22U cos35.12U

3、 *U2 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。V-M系统组成及特性 当 0 0，晶闸管装置处于整流状态，电功率从交流侧输送到直流侧 当/2 max时，Ud0 0，装置处于有源逆变状态，电功率反向传送 为避免逆变颠覆，应设置最大的移相角限制V-M系统组成及特性图2 相控整流器的电压控制曲线O通过设置控制电压限幅值，来限制最大触发角。V-M系统组成及特性 V-M系统的电流波形是脉动的 电流连续：主电路有足够大的电感量，且电动机的负载也足够大时，可具有连续的电流波形 电流断续：电感量较小或负载较轻时，等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已经衰减到零，此时出现电流波形断续情况V-M系统组成及特性

4、图3 V-M系统的电流波形（a）电流连续（b）电流断续OuaubucaudOiaibicic tEUd tOuaubucaudOiaibicicEUdud t tudididV-M系统组成及特性 脉动电流的影响：会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热 抑制电流脉动的措施：设置平波电抗器 增加整流电路相数 采用多重化技术V-M系统组成及特性单相桥式全控整流电路三相半波整流电路三相桥式整流电路mind287.2IUL=mind246.1IUL=mind2693.0IUL=（3）（5）（4）V-M系统组成及特性当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为式中，Ce=KeN电机在额定磁通

5、下的电动势系数)cossin(1)(1dmed0deRImUmCRIUCn=（6）V-M系统组成及特性 电流连续时，改变控制角，得一簇平行直线如右图所示 图中电流较小的部分画成虚线，表明这时电流波形可能断续图4 电流连续时V-M系统的机械特性n=IdR/CenIdILOV-M系统组成及特性 只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个线性的可控电压源。V-M系统组成及特性当电流断续时，三相半波整流电路构成的V-M系统的机械特性须用下列方程组表示2)6cos()6cos(2232e2dnUCRUI+=)e1(e)6sin()6sin(cos2ctgectg2+=CUnRLarctg=(7)(8

6、)式中；一个电流脉波的导通角V-M系统组成及特性 当阻抗角 值已知时，对于不同的控制角，可用数值解法求出一族电流断续时的机械特性。对于每一条特性，求解过程都计算到=2/3为止，因为角再大时，电流便连续了。对应于=2/3 的曲线是电流断续区与连续区的分界线。V-M系统组成及特性图5 完整的V-M系统机械特性V-M系统组成及特性 V-M系统机械特性特点 电流连续时，特性还比较硬 电流断续时，断续段特性很软，且呈显著的非线性，理想空载转速翘得很高V-M系统组成及特性 直流调速系统分析或设计时，将晶闸管触发和整流装置当作一个环节 应用线性控制理论进行分析和设计时，须先求出该环节的放大系数和传递函数。实

7、际电路都是非线性的，只能在一定的工作范围内近似成线性环节 实验方法测定该环节的输入-输出特性 利用相关参数进行环节的输入-输出特性估算V-M系统组成及特性晶闸管触发和整流装置的放大系数可由工作范围内的特性率决定，计算方法如下cdsUUK=图6 晶闸管触发与整流装置的输入-输出特性和的测定(9)V-M系统组成及特性 根据装置的参数估算 例如：设触发电路控制电压的调节范围为Uc=010V相对应的整流电压的变化范围是Ud=0220V可取Ks=220/10=22V-M系统组成及特性 在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的晶闸管一旦导通后，控制电

8、压的变化在该器件关断以前就不再起作用，直到下一相触发脉冲来到时才能使输出整流电压发生变化，这就造成整流电压滞后于控制电压的状况。V-M系统组成及特性u2udUctt10Uc1Uc21tt00022Ud01Ud02TsOOOO图7 晶闸管触发与整流装置的失控时间V-M系统组成及特性 失控制时间是随机的，大小随发生变化的时刻而改变 最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，与交流电源频率和整流电路形式有关，由下式确定式中 交流电流频率；一周内整流电压的脉冲波数。fmmfT1maxs=(10)V-M系统组成及特性整流电路形式 最大失控时间 Tsmax（ms）平均失控时间 Ts（ms）单相半波 单相

9、桥式（全波）三相半波 三相桥式、六相半波 20 10 6.67 3.33 10 5 3.33 1.67 在一般情况下，可取其统计平均值 Ts=Tsmax/2，为常数 按最严重的情况考虑，取Ts=Tsmax表2 各种整流电路的失控时间（f=50Hz）V-M系统组成及特性传递函数的求取用单位阶跃函数表示滞后，则晶闸管触发与整流装置的输入-输出关系为)(1scs0dTtUKU=sTKsUsUsWse)()()(sc0ds=按拉氏变换的位移定理，晶闸管装置的传递函数为（13）（11）（12）V-M系统组成及特性将上式中指数函数按泰勒级数展开，则+=33s22ssssss!31!211ee)(sssTsTsTKKKsWsTsT（11）考虑到 Ts很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节sTKsWsss1)(+（12）V-M系统组成及特性晶闸管触发与整流装置动态结构sTsseKUc(s)Ud0(s)1+sTKssUc(s)Ud0(s)(a)准确的（b）近似的图8 晶闸管触发与整流装置动态结构图谢 谢 观 看！