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1、2019/5/22,1/66,第4章 可逆调速控制系统及,脉宽调制电路,2019/5/22,2/66,第4章 可逆调速控制系统及,脉宽调制电路,本讲主要内容： 第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动 第4.2节 可逆线路中的环流及其抑制措施,第411讲-第421讲,2019/5/22,3/66,当工况要求某一个工作台、机械手或机器人或自动控制装置进行可逆动作时，对带动它们运动的电动机的基本要求是能正、反运行！,2019/5/22,4/66,当工况要求某一个工作台、机械手或机器人或自动控制装置进行可逆动作时，对带动它们运动的电动机的基本要求是能正、反运行！,2019/5/22,5/6
2、6,当工况要求某一个工作台、机械手或机器人或自动控制装置进行可逆动作时，对带动它们运动的电动机的基本要求是能正、反运行！,2019/5/22,6/66,当工况要求某一个工作台、机械手或机器人或自动控制装置进行可逆动作时，对带动它们运动的电动机的基本要求是能正、反运行！,2019/5/22,7/66,当工况要求某一个工作台、机械手或机器人或自动控制装置进行可逆动作时，对带动它们运动的电动机的基本要求是能正、反运行！,如果拖动电机是交流电动机，那么改变电源的相序电动机就能可逆运行； 如果拖动电机是直流电动机，那么改变加在电枢或励磁上电源的方向电动机就能可逆运行；,2019/5/22,8/66,如果
3、拖动电机是交流电动机，那么改变电源的相序电动机就能可逆运行； 如果拖动电机是直流电动机，那么改变加在电枢或励磁上电源方向电动机就能可逆运行；,但是，对于那些只能按照一个方向运行，绝对不能反向运行的工况，它们的自动控制系统也是可逆系统。 例如：拖动管材运行或钢带运行的电动机都处于可逆运行状态；,2019/5/22,9/66,如果拖动电机是交流电动机，那么改变电源的相序电动机就能可逆运行； 如果拖动电机是直流电动机，那么改变加在电枢或励磁上电源方向电动机就能可逆运行；,但是，对于那些只能按照一个方向运行，绝对不能反向运行的工况，它们的自动控制系统也是可逆系统。 例如：拖动管材运行或钢带运行的电动机
4、都处于可逆运行状态；,2019/5/22,10/66,但是，对于那些只能按照一个方向运行，绝对不能反向运行的工况，它们的自动控制系统也是可逆系统。 这是为什么？,2019/5/22,11/66,但是，对于那些只能按照一个方向运行，绝对不能反向运行的工况，它们的自动控制系统也是可逆系统。 这是为什么？,2019/5/22,12/66,但是，对于那些只能按照一个方向运行，绝对不能反向运行的工况，它们的自动控制系统也是可逆系统。 这是为什么？,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,本章的主要内容： 1、反并联可逆调速控制系统的构造过程及工作原理 第3章解决了控制系统时间最优起动问题和无超调(振荡次
5、数)问题， 但是没有解决时间最优制动问题和电枢电流断续的问题。,转速给定,实际转速,电枢电流,当负载变化比较大，电枢电流小于最小连续电流时。,最典型最普通的问题：转速由高变低的失控问题,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,本章的主要内容： 1、反并联可逆调速控制系统的构造过程及工作原理 第3章解决了控制系统时间最优起动问题和无超调(振荡次数)问题， 但是没有解决时间最优制动问题和电枢电流断续的问题。,转速给定,实际转速,电枢电流,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,本章的主要内容： 1、反并联可逆调速控制系统的构造过程及工作原理 用反并联可逆调速系统不但解决了控制系统的转速由高变低时的
6、失控问 题，还解决了时间最优制动问题以及电流断续对控制系统性能的影响。,电枢电流,转速给定,实际转速,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,本章的主要内容： 1、反并联可逆调速控制系统的构造过程及工作原理 用反并联可逆调速系统不但解决了控制系统的转速由高变低时的失控问 题，还解决了时间最优制动问题以及电流断续对控制系统性能的影响。,电枢电流,转速给定,实际转速,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,本章的主要内容： 1、反并联可逆调速控制系统的构造过程及工作原理 典型配合控制的有环流可逆调速系统 逻辑无环流可逆调速系统,为了解决对电动机的高精度控制问题,2、脉宽调速控制系统的构造过程及工作
7、原理 脉宽调速产生的背景 可逆脉宽调速控制系统的构造过程及工作原理。,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,本章的主要内容： 1、反并联可逆调速控制系统的构造过程及工作原理 典型配合控制的有环流可逆调速系统 逻辑无环流可逆调速系统,为了解决对电动机的高精度控制问题,2、脉宽调速控制系统的构造过程及工作原理 脉宽调速产生的背景 可逆脉宽调速控制系统的构造过程及工作原理。,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,本章的主要内容： 1、反并联可逆调速控制系统的构造过程及工作原理 典型配合控制的有环流可逆调速系统 逻辑无环流可逆调速系统,2、脉宽调速控制系统的构造过程及工作原理 脉宽调速产生的背景
8、可逆脉宽调速控制系统的构造过程及工作原理。 3、脉宽调速技术在伺服控制系统中的应用,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,本章的主要内容： 1、反并联可逆调速控制系统的构造过程及工作原理 典型配合控制的有环流可逆调速系统 逻辑无环流可逆调速系统,2、脉宽调速控制系统的构造过程及工作原理 脉宽调速产生的背景 可逆脉宽调速控制系统的构造过程及工作原理。 3、脉宽调速技术在伺服控制系统中的应用,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及其回馈制动 在第3章所介绍的多闭环调速控制系统由于只解决了电动机的时 间最优起动问题，而没有解决时间最优制动问题，所以称这种
9、系统为不可 逆调速系统。,第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及其回馈制动 在第3章所介绍的多闭环调速控制系统由于只解决了电动机的时 间最优起动问题，而没有解决时间最优制动问题，所以称这种系统为不可 逆调速系统。,2019/5/22,23/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及其回馈制动,所谓最优制动：在充分发挥电动机过载能力的条件下和其它条件能 允许的情况下，运动物体的制动时间最短并且运动物体所减少的能量能 回馈给电网或被其它用电设备回收利用。我们模仿在实现最优时间起动 时控制系统的构造过程，在理论上很容易就能解决这个问题，如图所示。,电
10、枢电流,转速给定,实际转速,2019/5/22,24/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及其回馈制动,所谓最优制动：在充分发挥电动机过载能力的条件下和其它条件能 允许的情况下，运动物体的制动时间最短并且运动物体所减少的能量能 回馈给电网或被其它用电设备回收利用。我们模仿在实现最优时间起动 时控制系统的构造过程，在理论上很容易就能解决这个问题，如图所示。,电枢电流,转速给定,实际转速,2019/5/22,25/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及其回馈制动,在电动机起动时维持最大允许的起动电流不变：实现了时间最优起动控 制；在电动机制动时维持最大允许的制动电流不变：就能实
11、现时间最优制动 控制。但是，不解决晶闸管-电动机系统的电流反向问题，最优制动控制的 思想就无法实现，那么如何让晶闸管-电动机系统的电流反向呢？,电枢电流,转速给定,实际转速,2019/5/22,26/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及其回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 如果负载不变，给定 电压突然降低，由于主电 路的电流不能反向而导致 电枢电流不能迅速进入第 象限，失去了对降速过 程的控制机会。 那么如何让电枢电流 迅速突降甚至反向呢？,2019/5/22,27/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及其回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 如果负载不变，给定 电
12、压突然降低，由于主电 路的电流不能反向而导致 电枢电流不能迅速进入第 象限，失去了对降速过 程的控制机会。 那么如何让电枢电流 迅速突降甚至反向呢？,2019/5/22,28/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及其回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 尽管单纯一组晶闸 管整流系统的电枢电流 不能迅速反向(不能进入 第象限)，但是当电机 带位能负载时，单纯一 组晶闸管整流系统能由 第象限迅速进入第 象限。,2019/5/22,29/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 尽管单纯一组晶闸 管整流系统的电枢电流 不能迅速反向(不能进入
13、第象限)，但是当电机 带位能负载时，单纯一 组晶闸管整流系统能由 第象限迅速进入第 象限。,系统在第象限电 枢电流尽管没有改变方 向，但是整流极性发生 了变化，系统处于逆变 状态。如右图所示。,2019/5/22,30/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 系统在第象限电 枢电流尽管没有改变方 向，但是整流极性发生 了，变化系统处于逆变 状态。如右图所示。,注意：晶闸管整流装置处于逆变状的条件是什么？,2019/5/22,31/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 我们也很自然的想到： 反向电动
14、状态的晶闸 管整流系统也能从第象 限进入第象限。,2019/5/22,32/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 我们也很自然的想到： 反向电动状态的晶闸 管整流系统也能从第象 限进入第象限。,2019/5/22,33/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 从能量守恒的观点出 发，我们也很容易产生了 这样的一种想法：当需要 制动时，为了让电机的动 能迅速降低，让工作在第 象限的电动机迅速工作 在第象限，并且让处于 逆变状态的反组晶闸管整 流系统将能量吸收。,2019/5/22,34/66,第4.
15、1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 这样作不但让电枢电流 迅速突降，也将电机降低的 动能转换成电能回馈给了电 网。 同理，如果反向电动状 态的晶闸管整流系统的电枢 电流需要迅速突降，可将正 组晶闸管整流系统工作在第 象限（逆变状态）。,2019/5/22,35/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 综上所述：晶闸管整流极 性与电动机的原状态相反可 使电枢电流迅速突降。,2019/5/22,36/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 综上所述：晶闸管整流极
16、性与电动机的原状态相反可 使电枢电流迅速突降。 从电机拖动的理论说：晶 闸管整流极性与电动机的原 状态相反可使晶闸管-电动机 系统能够在四个象限内迅速 转换运行。,2019/5/22,37/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 综上所述：晶闸管整流极 性与电动机的原状态相反可 使电枢电流迅速突降。 从电机拖动的理论说：晶 闸管整流极性与电动机的原 状态相反可使晶闸管-电动机 系统能够在四个象限内迅速 转换运行。,2019/5/22,38/66,第4.1节 晶闸管-电动机系统的可逆线路及回馈制动,4.1.1 可逆运行理论分析 在实际工程中如何才能 使晶闸管整流极性与电动机 的原状态相反的呢？ 方法1：保持电动机的反 电势极性不变，改变晶闸管 的整流极性，这样晶闸管才 有可能通过本身的逆变吸收 电动机所储存的能量。,
