可逆控制和弱磁控制的直流调速系统.ppt

1. 本组逆变阶段(图4-17中的阶段Ⅰ ) 在正向制动过程以前，电动机是处于正向电动稳定工作状态，对照图4-14，由于ASR、ACR调节器的倒相作用，所以图中参数的极性为：Un*(+)→ Ui*(-) → Uc (+) 。 VF组是工作在整流状态，称它为本组； VR组是工作在待逆变状态，称它为它组。 发出停车指令后，进入电动机制动过程中的正向电流衰减阶段：Un*(=0) →ΔUn(-) →Ui*(=U*im) →Uc(=-Ucm) 本组VF组由整流状态很快变成βf=βmin的逆变状态， 它组VR组由待逆变状态转变成待整流状态。 电动机反电动势E极性未变，迫使Id迅速下降，主电路电感迅速释放储能，企图维持正向电流， 大部分能量通过本组回馈电网，所以称作“本组逆变阶段”。 2．它组整流阶段（图4-17中的阶段Ⅱ ） 当主电路电流下降过零时，本组逆变终止，第Ⅰ阶段结束，转到它组VR工作，开始通过它组制动。 当 时，它组VR由“待整流”进入整流，向主电路提供-Id。本组VF由“逆变”进入待逆变。 在它组整流电压Udor和反电动势E的同极性的情况下，反向电流很快增长，电机处于反接制动状态，称作 “它组反接制动阶段”。 3．它组逆变阶段（图4-17中的阶段Ⅲ ） ACR调节器退饱和的唯一途径是反向电流Idm的超调，此超调表示了制动轨迹图中的电动机恒值电流制动阶段的开始： ACR的控制目标是维持Id= Idm 。由于ACR是Ⅰ型系统，电流调节系统的扰动是电动机的反电动势，它是一个线性渐减的扰动量，所以系统做不到无静差，而是接近于 -Idm 。 电动机在恒减速条件下回馈制动，把属于机械能的动能转换成电能，其中大部分通过VR逆变回馈电网，称作“它组逆变阶段”或“它组回馈制动阶段”。 “它组反接制动阶段”和“它组逆变阶段”都是反组VR工作，直到制动结束，总称它们为“它组制动阶段”。 最后，转速下降得很低，并略有反转，ASR开始退饱和。于是，电流减小，电动机随即停止。 如果需要在制动后紧接着反转，Id=-Idm的过程就会延续下去，直到反向转速稳定时为止。 4.3 弱磁控制的直流调速系统 变电枢电压方法是从基速（即额定转速）向下调速。在变压调速范围内，因为励磁磁通不变，电磁转矩Te=KmΦId，允许的转矩也不会变，称作“恒转矩调速方式”。 降低励磁电流以减弱磁通是从基速向上调速。在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许的转矩不得不减少，转矩与转速的乘积则不变，即允许功率不变，是为“恒功率调速方式”。 当负载要求的调速范围大时，就采用变压和弱磁配合控制的办法，即在基速以下保持磁通为额定值不变，只调节电枢电压，而在基速以上则把电压保持为额定值，减弱磁通升速， 图4-18 弱磁与调压配合控制特性 励磁电流的闭环控制 图4-19 带有励磁电流闭环的弱磁与调压的配合控制直流调速系统 AFR—励磁电流调节器 UPEF—励磁电力电子变换器 电枢电压控制系统仍采用常规的转速、电枢电流双闭环控制。 弱磁程度用励磁电流闭环控制，励磁电流调节器AFR一般采用PI调节器。 当电动机在额定转速以下变压调速时，励磁电流给定U*if=Uifn=βfifn，励磁电流环将励磁电流稳定在额定值，使气隙磁通等于额定磁通，与常规的转速、电流双闭环系统是完全一致的。 当提高Un，转速升到额定转速nN以上时，将根据感应电动势不变（E=EN）的原则，逐步减小励磁电流给定U*if，在励磁电流闭环控制作用下，励磁电流IfIfN，气隙磁通Φ小于额定磁通ΦN，电动机工作在弱磁状态，实现基速以上的调速。 当磁通为变量时，参数Ce和Cm都不能再看作常数，而应被KeΦ和KmΦ所取代， E=KeΦn (4-8) Te=KmΦId (4-9) 机电时间常数也不能再视作常数 (4-10) 图4-20 弱磁过程直流电动机的动态结构图 即使忽略磁路的非线性，在磁通变化的过程中直流电动机也是一个非线性对象， 如果转速调节器ASR仍采用线性的PI调节器，将无法保证在整个弱磁调速范围内都得到优良的控制性能。 为了解决这个问题，原则上应使ASR具有可变参数，以适应磁通的变化。 采用微机数字控制系统，调节器的参数跟随磁通实时地变化，可以得到优良的控制性能。 4.2 V-M可逆直流调速系统 4.2.1