3章 可逆直流调速系统及其应用.ppt

内容提要： ? 晶闸管变流装置-直流电动机（V-M）可逆调速系统 ? 脉宽调制变换器——直流电动机 3.1 晶闸管变流装置-直流电动机（V-M）可逆 调速系统3.1.1 晶闸管变流装置-直流电动机可逆调速系统主 电路及特点 要改变电动机的旋转方向，就必须改变电动机电磁转矩的方向，所以严格地说，能够改变电动机转矩方向的系统，叫可逆调速系统。 由直流电动机的转矩公式可知，改变转矩的方向有两种方法： 一是保持磁场方向不变，改变电动机电枢电流的方向，实际上是通过改变电动机电枢电压的极性来实现可逆运行的系统，叫作电枢可逆系统； 二是保持电枢电压极性不变，改变电动机励磁磁通的方向，即通过改变励磁电流的方向来实现可逆运行的系统，叫作磁场可逆系统。 与此对应，晶闸管变流装置-直流电动机可逆调速系统主电路就有两种方案，即电枢反接可逆线路和励磁反接可逆线路。 2.电枢可逆系统和磁场可逆系统比较 由晶闸管供电的直流调速系统，直流电动机的励磁功率为电动机额定功率的3%~5%。磁场可逆所需的两组晶闸管变流装置的容量，比在电枢可逆系统中所用两组晶闸管变流装置的容量要小得多，从而可节省设备投资。 但由于励磁回路电感大，时间常数较大(往往达几秒，甚至十几秒)，即使加上很大的强迫电压，系统的快速性仍然很差，而且反转过程中，当磁通减弱时，应切断电枢电压，以免产生原来方向的转矩阻碍反向，或发生“飞车”(即超速)现象，这样就增加了控制系统的复杂性。 此外，对于中小型系统，以电枢回路中省去一套晶闸管变流装置的价格，往往不足以补偿在磁场可逆系统中增设的两套晶闸管变流装置（一般情况下，在电枢可逆系统中，如果不要求改变励磁调速的话，励磁回路是用二极管整流器供电)。 因此，磁场可逆系统只适用于正、反转不太频繁的大容量可逆传动中，例如卷扬机、电力机车等。从考虑快速性和控制回路简单的角度出发，大多数设备以采用电枢可逆系统为宜。 3.1.2 电枢可逆系统中的环流 两组晶闸管整流装置同时工作时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。 一般地说，环流对系统无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此必须予以抑制或消除。 2．瞬时脉动环流的产生及其抑制 晶闸管装置输出的电压是脉动的，整流组输出电压和逆变组输出电压的瞬时值并不相等。当整流组输出电压瞬时值udα大于逆变组输出电压瞬时值udβ时，便产生正向瞬时电压差Δu，从而产生瞬时脉动环流。瞬时脉动环流的抑制办法是在环流回路中串入电抗器，叫做环流电抗器或均衡电抗器。一般要求把瞬时脉动环流中的直流分量限制在负载额定电流的5%～10%之间。 三相零式电枢反并联可逆电路的两个回路应各设一个电抗器，这是因为在运行时总有一组晶闸管处于整流状态，该回路中的电抗器将因流过直流负载电流而饱和。只有逆变回路中的电抗器由于没有负载电流通过才真正起限制瞬时脉动环流的作用，因此必须设置两个环流电抗器。同理，在三相桥式电枢反并联可逆线路中，由于每一组桥又有两条并联的环流通路，总共要设置四个环流电抗器，若采用交叉连接的可逆线路，只需二个环流电抗器。 1）具有正、反向转速给定信号。 2）转速调节器ASR和电流调节器ACR的输出端均设置双向限幅。设置的ASR正、反向限幅值，对应主电路正向和反向最大电流。而设置的ACR正、反向限幅值是为了防止逆变颠覆，需要对最小逆变角βmin进行限制。为了保持α=β配合控制关系，同样要对最小整流角αmin进行限制，即αmin=βmin。 3）转速反馈信号和电流反馈信号应反映电动机的转向和主电路电流的极性。 4）触发装置GTF和GTR分别向正组和反组晶闸管变流装置提供触发脉冲。通过反向器始终维持α=β的关系。 5）图3-5中采用两组桥式晶闸管变流装置反并联的线路，有两条并联的环流回路，所以要用四个环流电抗器，以抑制瞬时脉动环流。 6）由于环流电抗器流过较大的负载电流就要饱和，因此在电枢回路中还要设置一个较大的平波电抗器Ld。 通过ASR和ACR输出移相控制信号为正，正组VF处于整流状态，称它为本桥；而反组VR处于待逆变状态，称它为它桥，电动机正向运行。 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 (+) 这一阶段,Un =Un*；Ui =Ui* ；电枢电压UdαfE，其差值为Id R∑；由于电流基本维持Id= IdL恒定，所以电感中磁能基本不变化。 这一阶段能量大部分由电网通过整流装置供给电动机，一小部分消耗在电阻上。其能量公式如下： 发出反转信号后，转速给定信号突变，由于系统机械惯性，转速反馈信号变化很小，使转速调节器的输出迅速达到反向限幅值，电流调节器的输出很快变为反向限幅