第4章 可逆直流调速控制系统.ppt

第4章 可逆直流调速控制系统 课件制作：张万奎 徐祖华 2013.3.11 4.1 直流PWM可逆调速系统 4.2 V-M直流可逆调速系统 4.1 直流PWM可逆调速系统 六种基本电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。 脉宽调制可分为可逆与不可逆两大类。可逆脉宽调制又分为单极性、双极性和受制单极性等多种形式。 一、系统结构 图4.2 直流电动机可逆脉宽调制调速系统结构示意图 4.1.1 直流PWM可逆调速系统原理 二、单极性脉宽调制方式 单极性脉宽调制时，控制系统生成电压UA的极性是通过一个控制电压Uc来改变的。控制电压Uc为正时，VT1和VT2交替导通，而VT3一直关断，VT4一直导通，这时输入到电动机的电压总是A端为正，B端为负，呈现单方向的极性。反之，控制电压Uc为负时，VT3和VT4交替导通，而VT1一直关断，VT2一直导通，即可得到极性相反的输出。 三、双极性脉宽调制方式 图4.3 双极性脉宽调制的波形 uc＞0 uc＝0 uc＜0 四、单极性调制和双极性调制方式的比较 ①双极性调制方式控制简单。 ②双极性脉宽调制输出电压比较小时，每个晶体管的驱动电压脉冲Ub仍然比较宽，能保证电动机低速运转的平稳性。单极性调制方式时电机的低速运行性能不如采用双极性调制方式时好。 ③双极性调制方式输出平均电压等于零时，电枢回路中存在的交变电流增加了电机的损耗，但高频微振能起到动力润滑的作用，有利于克服机械静摩擦。 ④双极性调制方式四个晶体管都处在开关状态，开关损耗比较大，而单极性调制方式中只有两个晶体管工作在连续的开关状态，开关损耗要小些。 4.1.2 直流PWM可逆调速系统组成 一、系统组成 脉宽调制器MT、调制波发生器TF、逻辑延时电路LY、PWM开关电路、晶体管基极驱动电路QD、瞬时动作的限流保护电路LJB等。 二、脉宽调制器MT 将控制信号（电压）变换为与之成比例的脉宽可调的脉冲电压的装置 。 图 脉宽调制器电路 三、逻辑延时电路 逻辑延时电路是为保护PWM变换器的直流电源US而设置的，保证同一桥臂的上下两只开关管不会同时导通，避免直流电源US短路造成的事故。 4.1.3 微机控制的PWM可逆直流调速系统 4.2.1 有环流调速系统 4.2 V-M直流可逆调速系统 一、有环流调速系统组成 晶闸管反并联连接的直流可逆调速系统的主电路 两组可控整流桥构成可逆调速电路，分别提供两个方向的电枢电流。 二、环流 定义： 是指不经过直流电机（或其他负载），直接在两组整流桥之间流通的电流。 性质： 在可逆调速系统中，环流具有两重性。 一方面利用小环流作为晶闸管的基本负载，即使电动机工作在空载或轻载状态时，晶闸管装置仍然能工作在电流连续区，减少了电流断续引起的非线性现象对系统静、动态性能的影响；同时可以消除电流反向过程中的死区，加快反向时的过渡过程。 另一方面环流明显增加了晶闸管的负担，浪费有功功率，环流太大时甚至会损坏晶闸管。 分类： 环流可分为静态环流和动态环流两大类。 静态环流，是指可逆系统中晶闸管装置在一定的控制角下稳定工作时所出现的环流，它可分为脉动环流与直流环流。 动态环流，是指晶闸管触发相位突然改变时，系统处于过渡过程时出现的环流，因而系统稳定运行时不存在动态环流。 三、直流环流及其抑制 直流环流示意图 正组晶闸管VF与反组晶闸管VR均处于整流状态 VF工作于整流状态，VR工作于逆变状态 直流环流的表达式 消除直流环流的方法 当α≧β时，能够有效消除直流环流。 在实际的应用过程中，为了方便控制，按照α＝β的条件控制两组晶闸管装置，以便消除直流环流。同时为了防止发生逆变颠覆事故，一般取αmin＝βmin=30°。 四、脉动环流及其抑制 原因： 晶闸管输出的瞬时电压是脉动的，瞬时脉动电流始终存在。 方法： 在环流回路中串入电抗器，利用电抗器的限流作用削弱瞬时脉动电流。因而该电抗器被称之为环流电抗器或均衡电抗器。 五、有环流的可逆调速系统的控制电路 有环流可逆调速系统主要有α＝β配合控制调速系统与可控环流控制调速系统两种类型。 图7.29 α＝β配合控制调速系统原理图 4.2.2逻辑无环流可逆调速系统 一、逻辑无环流可逆调速系统的控制电路 图 逻辑无环流可逆调速系统的原理 主电路采用晶闸管整流桥反并联，为抑制电枢电流的脉动和保证电流连续性，电枢回路串入平波电