第3章直流电机可逆调速及直流斩波调速系统.ppt

直流电动机可逆调速及直流斩波调速系统 电力拖动控制系统 内容提要 问题的提出 晶闸管-电动机可逆调速系统主电路结构形式 可逆调速系统中环流分析 无环流控制的可逆晶闸管-电动机系统 直流脉宽调速系统 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。 问题的提出（续） 改变电枢电流的方向，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。 3.1 晶闸管-电动机（V-M）可逆系统主电路结构形式 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： 1.电枢反接可逆线路； 2.励磁反接可逆线路。 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 （1） 接触器开关切换的可逆线路 接触器切换可逆线路的特点 a.优点： 仅需一组晶闸管装置，简单、经济。 b.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。 c.应用：不经常正反转的生产机械。 （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 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。 ②两组晶闸管装置可逆运行模式 a.电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电； b.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。 但是，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。 2. 励磁反接可逆线路 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。 ①励磁反接可逆供电方式 ②励磁反接的特点 a.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。 b.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。 小 结 （1）V-M系统的可逆线路可分为两大类： ①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； ②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。 （2）每一类线路又可用不同的换向方式： ①接触器切换线路——适用于不经常正反转的生产机械； ②晶闸管开关切换线路——适用于中、小功率的可逆系统； ③两组晶闸管反并联线路——适用于各种可逆系统。 二. 晶闸管-电动机系统的回馈制动 1. 晶闸管装置的整流和逆变状态 在两组晶闸管反并联线路的V-M系统中，晶闸管装置可以工作在整流或有源逆变状态。 在电流连续的条件下，晶闸管装置的平均理想空载输出电压为 2. 单组晶闸管装置的有源逆变 c）机械特性 整流状态： 电动机工作于第1象限； 逆变状态： 电动机工作于第4象限。 3. 两组晶闸管装置反并联的整流和逆变 两组晶闸管装置反并联可逆线路的整流和逆变状态原理与此相同，只是出现逆变状态的具体条件不一样。 现以正组晶闸管装置整流和反组晶闸管装置逆变为例，说明两组晶闸管装置反并联可逆线路的工作原理。 a) 正组晶闸管装置VF整流 VF处于整流状态： 此时， ?f ? 90°，Ud0f ? E， n ? 0 电机从电路输入能量作电动运行。 b) 反组晶闸管装置VR逆变 当电动机需要回馈制动时，由于电机反电动势的极性未变，要回馈电能必须产生反向电流，而反向电流是不可能通过VF流通的。这时，可以