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可逆调速系统和位置随动系统 电力拖动自动控制系统 本章在前三章的基础上进一步探讨可逆调速系统和位置随动系统。考虑到大多数学校教学学时的限制和电气工程及其自动化专业的一般教学需求，本课件选择可逆调速系统为主要内容。 直流可逆调速系统 学习目标： 1. 了解V-M可逆线路接线形式及各自的优、缺点 。 2. 了解V-M可逆线路中电动机和整流装置的工作状态。 3. 了解环流的定义、利弊及抑制措施。 4. 理解配合控制的方法及工作原理，掌握有环流可逆系统正向制动过程。 5. 掌握逻辑无环流可逆调速的组成、工作原理及DLC的作用。 6. 掌握逻辑无环流可逆调速系统的一般调试方法。 4.1 可逆直流调速系统 内容提要 问题的提出 晶闸管-电动机系统的可逆线路 晶闸管-电动机系统的回馈制动 两组晶闸管可逆线路中的环流 有环流可逆调速系统 无环流可逆调速系统 4.1.0 问题的提出 有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。 4.1.0 问题的提出（续） 改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向，这本来是很简单的事。 然而当电机采用电力电子装置供电时，由于电力电子器件的单向导电性，问题就变得复杂起来了，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统。 4.1.1 单片微机控制的PWM可逆直流调速系统 中、小功率的可逆直流调速系统多采用由电力电子功率开关器件组成的桥式可逆PWM变换器，如本书第 1.3.1 节中第 2 小节所述。第1.3.4 节图1-22 绘出了 PWM 可逆调速系统的主电路，其中功率开关器件采用 IGBT ，在小容量系统中则可用将IGBT、续流二极管、驱动电路以及过流、欠压保护等封装在一起的智能功率模块—IPM。 系统组成 系统组成（续） 图中 UR—整流器； UPEM—桥式可逆电力电子变换器，主电路与图1-22相同，须要注意的是，直流变换器必须是可逆的； GD—驱动电路模块，内部含有光电隔离电路和开关放大电路； 系统组成（续） UPW—PWM波生成环节，其算法包含在单片微机软件中； TG—为测速发电机，当调速精度要求较高时可采用数字测速码盘； TA—霍尔电流传感器； 给定量 n*，I*d 和反馈量 n，Id 都已经是数字量。 系统控制 该原理图的硬件结构如图3-4所示，控制系统一般采用转速、电流双闭环控制，电流环为内环，转速环为外环，内环的采样周期小于外环的采样周期。无论是电流采样值还是转速采样值都有交流分量，常采用阻容电路滤波，但阻容值太大时会延缓动态响应，为此可采用硬件滤波与软件滤波相结合的办法。 系统控制（续） 当转速给定信号在-n*max ~ 0 ~ +n*max 之间变化并达到稳态后，由微机输出的PWM信号占空比ρ在 0 ~ ? ~ 1 的范围内变化，使UPEM的输出平均电压系数为 ? = –1 ~ 0 ~ +1 [参看式（1-20）]，实现双极式可逆控制。 在变流中，为了避免同一桥臂上、下两个电力电子器件同时导通而引起直流电源短路，在由 VT1、VT4 导通切换到 VT2、VT3 导通或反向切换时，必须留有死区时间。 对于功率晶体管，死区时间约需30μs；对于IGBT，死区时间约需5μs或更小些。 4.1.2 有环流控制的可逆晶闸管-电动机系统 一. V-M系统的可逆线路 根据电机理论，改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向。因此，V-M系统的可逆线路有两种方式： 电枢反接可逆线路； 励磁反接可逆线路。 V-M系统的可逆线路 ? 励磁反接的特点 优点：供电装置功率小。 由于励磁功率仅占电动机额定功率的1~5%，因此，采用励磁反接方案，所需晶闸管装置的容量小、投资少、效益高。 缺点：改变转向时间长。 由于励磁绕组的电感大，励磁反向的过程较慢；又因电动机不允许在失磁的情况下运行，因此系统控制相对复杂一些。 表4-1 V-M系统反并联可逆线路的工作状态 三. 可逆V-M系统中的环流问题 1. 环流及其种类 环流的定义： 采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，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，如下图中所示。 ? 环流的形成 ? 环流的危害和利用 危害：一般地说，这样的环流对负载无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消