直流双闭环可逆调速系统研究.docx

直流双闭环可逆调速系统研究直流双闭环可逆调速系统研究直流双闭环可逆调速系统研究3.1可逆直流调速系统有许多生产机械要求电动机既能正传，又能反转，而且常常还需要快速的起动和制动，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。改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能改变直流电动机的旋转方向，这本来是很简单的事。然而，当电动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，问题就变得越来越复杂起来了，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统。3.1.1有环流控制的可逆晶闸管-电动机系统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。 图3-1两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电；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。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：                      (3-1)当控制角为a<90°，晶闸管装置处于整流状态；当控制角为a>90°，晶闸管装置处于逆变状态。因此在整流状态中，Ud0为正值；在逆变状态中，Ud0为负值。为了方便起见，定义逆变角b=180°–a，则逆变电压公式可改写为：Ud0=－Ud0maxcosb。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，如下：（a）正组晶闸管装置VF整流VF处于整流状态：此时，af<90,Udof>E,n>0                    电机从电路输入能量作电动运行。 图3-2两组晶闸管反并联可逆V-M系统的正组整流和反组逆变状态（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，可以利用控制电路切换到反组晶闸管装置VR，并使它工作在逆变状态。VR逆变处于状态：此时,ar>90，E>|Udor|，n<0                    电机输出电能实现回馈制动。 图3-3两组晶闸管反并联可逆V-M系统的反组逆变状态（c）机械特性范围整流状态：V-M系统工作在第一象限。逆变状态：V-M系统工作在第二象限。 图3-4机械特性运行范围在可逆调速系统中，正转运行时可利用反组晶闸管实现回馈制动，反转运行时同样可以利用正组晶闸管实现回馈制动。这样，采用两组晶闸管装置的反并联，就可实现电动机的四象限运行，归纳起来，可将可逆线路正反转时晶闸管装置和电机的工作状态列于表3-1中。表3-1V-M系统反并联可逆线路的工作状态 注：表中各量的极性均以正向电动运行时为“+”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。 图3-5反并联可逆V-M系统中的环流环流的危害：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，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。环流的利用：只要合理的对环流进行控制，保证晶闸管的安全工作，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区，以避免电流断续引起的非线性对系统性能的影响。在不同情况下，会出现下列不同性质的环流：（a