第04章 可逆直流调速系统.pptx

电气传动自动控制系统

第4章可逆调速及位置控制系统

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4.1可逆直流调速系统

内容提要

n问题的提出

n晶闸管-电动机系统的可逆线路

n晶闸管-电动机系统的回馈制动

n两组晶闸管可逆线路中的环流

n有环流可逆调速系统

n无环流可逆调速系统

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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。

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4.1.0问题的提出（续）

n改变电枢电压的极性；

n改变励磁磁通的方向。

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。

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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。

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?系统组成

图4-1PWM可逆直流调速系统原理图

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系统组成（续）

图中

nUR—整流器；

nUPEM—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；

nGD—驱动电路模块，内部含有光电隔离电路和开关放大电路；

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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~?~0的范围内变化，使

UPEM的输出平均电压系数为

γ=–1~0~+1

[参看式（1-20）]，实现双极式可逆控制。

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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

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：

l???枢反接可逆线路；

l励磁反接可逆线路。

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1.电枢反接可逆线路

电枢反接可逆线路的形式有多种，这里介绍如下3种方式：

（1）接触器开关切换的可逆线路

（2）晶闸管开关切换的可逆线路

（3）两组晶闸管装置反并联可逆线路

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?接触器切换可逆线路的特点

n优点：

仅需一组晶闸管装置，简单、经济。

n缺点：有触点切换，开关寿命短；

需自由停车后才能反向，时间长。

n应用：不经常正反转的生产机械。

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（3）两组晶闸管装置反并联可逆线路

较大功率的可逆直流调速系统多采用晶闸管-电动机系统。由于晶闸管的单向导电性，需要可逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线

路，如下图所示。

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两组晶闸管装置可逆运行模式

n电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电；

n反转时，由反组晶闸管装置VR供电。

两组晶闸管分别由两套触发装置控制，都能灵活地控制电动机的起、制动和升、降速。

不允许让两组晶闸管同时处于整流状态，

否则将造成电源短路，因此对控制电路提出了严格的要求。

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2.励磁反接可逆线路

n改变励磁电流的方向也能使电动机改变转向。

与电枢反接可逆线路一样，可以采用接触器开关或晶闸管开关切换方式，也可采用两组晶闸管反并联供电方式来改变励磁方向。

励磁反接可逆线路见下图，电动机电枢用一组晶闸管装置供电，励磁绕组由另外的两组晶闸管装置供电。

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励磁反接的特点

n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。

n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。

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小结

（1）V-M系统的可逆线路可分为两大类：

n电枢反接可逆线路——电枢反接反向过程快，但需要较大容量的晶闸管装置；

n励磁反接可逆线路——励磁反接反向过

程慢，控制相对复杂，但所需晶闸管装置容量小。

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（2）每一类线路又可用不同的换向方式：

n接触器切换线路——适用于不经常正反转的生产机械；

n晶闸管开关切换线路——适用于中、小功率的可逆系统；

n两组晶闸管反并联线路——适用于各种可逆系统。

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