电机运动控制系统教学课件ppt作者洪乃刚第2章课件.ppt

2.3.2 自动弱磁控制调速系统 电动势计算反馈 反电动势给定 反电动势调节器 励磁电流调节器 励磁电流调节器 弱磁控制过程 在转速没有达到额定转速时， 电动势反馈信号 电动势调节器AER饱和， 励磁电流给定信号 为限幅值 和励磁变流器UPEF控制电动机励磁电流为额定值 ，经励磁电流调节器 AFR 提高转速给定，当转速高于额定转速时，电动势反馈信号 AER退饱和，励磁电流给定 下降 励磁电流减小，自动开始弱磁升速。励磁电流调节器则保证了励磁电流跟随励磁电流给定 变化 为了使电动机电压不超过额定值，弱磁开始选择在90～95％额定转速 —— 基速 2.3.3弱磁控制调节器设计 励磁绕组是一个电感线圈 传递函数： 励磁变流器传递函数为： 励磁电流环动态结构图 AFR采用PI调节器 令 励磁控制内环校正为典型I型系统 按照典型 I 型系统设计设计励磁电流调节器参数。电动势控制外环同样按工程设计方法进行设计 本章小结 本章介绍直流电动机可逆调速系统和自动弱磁升速控制，由于电力电子器件的单向导电性能，直流电动机可逆系统主电路要采用两个变流器反并联连接方案。在可逆调速中电动机的制动过程是重点，制动过程经过了本桥逆变，反向建流和回馈制动三个阶段，其中回馈制动阶段电机动能转化为电能回馈电源，不仅加快了制动过程并且是节电的重要措施。对于采用不控整流器的H-PWM系统，在制动时电能不能经过不控整流器回馈交流电源，只能在泵升电压限制电路的电阻上消耗不节能，若要实现回馈制动则要在不控整流器上反并联可控整流器，在制动时控制整流器工作在逆变状态，使电能经可控整流器回馈交流电源。 在自动弱磁升速控制中保持反电动势不变是控制的关键，本章例举的是不可逆系统的弱磁控制，其弱磁升速控制也可以用于可逆调速系统。 第2章 直流可逆调速系统和弱磁控制 2.1 晶闸管直流可逆调速系统 2.2 直流PWM可逆调速系统 2.3 直流调速系统的弱磁控制 2.1 晶闸管直流可逆调速系统2.1.1 晶闸管直流可逆调速系统主电路 电动机的正转和反转都可以归结于电动机的转矩控制，这有两种情况，（1）电动机正转和反转时电动机负载的转矩方向不变。（2）负载转矩方向随转向而改变 一 电动机正转和反转时电动机负载的转矩方向不变。 升降机可逆调速原理图 二 负载转矩随转向改变时的可逆调速 晶闸管变流器 可逆电路 PWM变流器 H型电路 2.1.2 反并联可逆系统的环流 “环流”是不经过电动机，只在两台变流器中流通的电流。 直流环流是由两台变流器输出的平均电压不等而产生的， 脉动环流是两台变流器输出电压的瞬时值不等而产生的。 环流有“直流环流”和“脉动环流”两种， 一台变压器供电（反并联连接） 二条环流通路 两台整流变压器供电（交叉连接） 一条环流通路 环流增加了变流器和变压器的负担，因此需要限制或消除。 限制环流一般采用电抗器。 对图2.3a的反并联连接有两条环流通路，为了限制脉动环流一般使用四台限制环流电抗器 对于图2.3b的交叉连接电路，因为只有一条环流通路仅需二台限制环流电抗器 2.1.3 可逆调速系统的控制模式 一 有环流配合控制系统 ， 不产生直流环流，有瞬时脉动环流 有直流环流，也有瞬时脉动环流 无直流环流，有脉动环流。 二 无环流控制系统 一台变流器工作时（无论工作在整流还是逆变状态），另一台变流器停发触发脉冲，使该变流器不会导通而处于封锁状态，这样两台变流器之间就不可能有环流通路，既不会产生直流环流也不会产生脉动环流，现在直流电动机可逆系统主要采用逻辑无环流控制方式， 2.1.4 可逆调速系统制动过程 一 本桥逆变阶段 电机制动或反转，电枢电流要经历下降到0，然后再反向的过程。其中电流下降意味着电枢回路的电感在释放储能，是电感储能在维持下降中的电流，电流方向不变，对正转制动，电流仍流经正组变流器（图2.5），这时应将正组变流器从整流拉到逆变状态 二 反桥建流阶段 正向电流下降到 0，本桥(VF）逆变结束， 要开始输出电流 ，电枢电流 从0上升且方向改变，系统进入反桥建流阶段 反组变流器控制角为 三 回馈制动阶段 反桥建流中，当反向电流上升到允许的最大值时，由系统的控制将使反组变流器的控制角从 反组变流器从整流改变为逆变状态，电动机进入了回馈制动阶段。电动机动能转化为电能经反组变流器回馈电源，转速迅速下降 表2.1 电动机正转时电动机和变流器的工作状态 正转 电动机 正转起动 正转制动 子阶段 I电流上升 II恒流起动 III转速调节 I II III 电流下降 反向建流 恒流