电机四象限运行..docxVIP

电机四象限运行1、什么是单象限和4象限？以电动机的转速为纵座标轴，以转矩为横座标轴建立的直角坐标系，用来描述电动机的四?种运转状态，即正向电动，回馈发电制动，反接制动，以及反向电动四种运转状态。每一种状态的机械特性曲线分别在直角坐标系的四个象限。如果装置只能满足电动机的电动运转状态，那么它就是单象限的。如果装置驱动在电动状态时，能够从电动状态进入第二象限运行，也能从电动状态进入第四象限运行，那么装置是四象限的。?单象限装置只能正向电动，或反向电动，不能从电动运行进入再生发电运行。?2、关于控制器的象限和电机的象限：?单象限：能量只能单向流动。??四象限：能量可以双向流动。?电机和变频器都有自己的象限，不要搞混了。 *电机的单象限运行，指电机电动运行。四象限指发电运行。*变频器的单象限运行，指能量从电网进入变频器。四象限指能量还可以回馈电网。?可能有这种情况： a.单象限运行的变频器带四象限运行的电机。电机发电的能量提升了母线电压，或在制动单?元消耗掉。 b.单象限的直流调速换向麻烦，需要改变励磁或电枢的正负来实现反转。?四象限的直流调速有两组整流桥，输出方向相反，正转时其中一组工作，反转时另一组工作。?需要注意的主要是换向的时间问题：?对于单象限的调速器，当电机需要反转时，要加时间继电器。无论是改变励磁方向还是改变电枢方向，都必须等待一段时间，就是说不允许工作中突然换向。因为励磁线圈和电枢线圈通的都是直流电，需要时间来释放能量，如果换向太快将会把整流桥反向击穿。而四象限的调速器不存在此问题，因为两组整流桥方向相反，当一组停止输出时，另一组正好可以给电机释放能量。?3、关于变频器和直流调速器的互换：?从理论上讲，磁场矢量控制的交流电机变频装置，完全可替代直流调速系统，当然要实现4象限运行，IGBT和整流二极管都要反并联，以实现电流的反向。电机也要求有速度反馈，如测速发电机或者码盘等，另外还要根据负载的特性，选择电动机的恒扭矩和恒功率的调速范围。4、怎样实现变频器的4象限驱动功能？?采用英国CT的Unidriver系列交流驱动器、还有ABB、西门子的变频器都可以实现四象限驱动功能。使用时，电机要换成交流电机，同时，变频器要配能耗单元，有两种方式可选。?⑴?采用制动单元+制动电阻，将电机反相时产生的方向再生电流消耗掉，否则易烧毁变频器或引起变频器跳闸。?⑵?采用逆变器，将逆变器接在变频器的直流母线上，当产生方向再生电流时，变频器直流母线电压升高，通过逆变器将直流母线的直流高电压变成和交流电网同步的交流电，反馈回电网，实现了节能作用。该方式常用于多台大功率变频驱动。5、?关于直流电机传动设备的4象限运行：?开卷和收卷这样的恒功率负载,卷的半径小的时候，力臂短，扭矩小，电机的转速高；卷的半径大的时候，力臂长，扭矩大，电机的转速低，这样也能实现收放卷线速度的恒定，当然要检测卷的半径。对于这样的恒功率负载，我认为应该选择基速（就是定子最高电压所对应的速度）较小的电机，更大的速度范围为弱磁升速，这样才能充分发挥电机的效能。?同样，交流异步电机的变频调速也有基速上下之分，只不过基速之下是变频变压（φ恒定）恒扭矩调速；基速之上为恒压升频（φ减小）恒功率调速.四象限变频器的工作原理当电机工作在电动状态的时候，整流控制单元的DSP产生6路高频的PWM脉冲控制整流侧的6个IGBT的开通和关断。IGBT的开通和关断与输入电抗器共同作用产生了与输入电压相位一致的正弦电流波形，这样就消除了二极管整流桥产生的6K±1谐波。功率因数高达99%。消除了对电网的谐波污染。此时能量从电网经由整流回路和逆变回路流向电机，变频器工作在第一、第三象限。当电动机工作在发电状态的时候，电机产生的能量通过逆变侧的二极管回馈到直流母线，当直流母线电压超过一定的值，整流侧能量回馈控制部分启动，将直流逆变成交流，通过控制逆变电压相位和幅值将能量回馈到电网，达到节能的效果。此时能量由电机通过逆变侧、整流侧流向电网。变频器工作在二、四象限。输入电抗器的主要功能是电流滤波。?四象限变频器的系统构成主回路的构成：预充电电路，输入电抗、智能功率模块，电解电容和输出电抗。各部分的功能列举如下：预充电电路：由交流接触器、功率电阻组成及相应的控制回路。主要功能是系统上电时，完成对直流母线电容的预充电。避免上电时强大的冲击电流烧坏功率模块。输入电抗器：电动状态下起储能作用，形成正弦电流波形。回馈状态下，起滤波作用，滤掉电流波形的高频成分。智能功率模块（SkiiP）：整流侧和逆变侧IGBT、隔离驱动、电流检测以及各种保护监测功能。电解电容：储能，滤波。输出电抗：降低输出dv/dt，对电机起到一定的保护作用。控制部分组成：系统辅助电源模块，预充电控制，功率接口板，DSP控制板及人机接口板。系统辅助电源产生系