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1、第第3章章 直流电动机直流电动机V-M可逆调速系统可逆调速系统3.1 V-M可逆系统主电路结构形式及工作状态可逆系统主电路结构形式及工作状态可逆系统的目的：获得电机四象限的运行特性（正、反转和电、制动）。可逆系统的目的：获得电机四象限的运行特性（正、反转和电、制动）。3.1.1 单组晶闸管供电切换电流极性的可逆电路单组晶闸管供电切换电流极性的可逆电路1切换电机电枢与电源之间连接极性切换电机电枢与电源之间连接极性a）用接触器切）用接触器切换 b)用用晶晶闸管开关切管开关切换2切换电机励磁电流切换电机励磁电流图3-2 切切换电动机励磁机励磁电流方向的可逆流方向的可逆电路路此方案比较经济，但只能用此
2、方案比较经济，但只能用于不太频繁切换的场合。于不太频繁切换的场合。 2)工作原理：工作原理：l 象限工作：象限工作：1C断、断、2C合，合，V逆变，逆变，控制控制，使，使Ud略略 - -kE 时，时，VC 0，VD1不起作用；不起作用；当当 VD- -kE 时，时，VC Ea时，时，Io0，电，电动机正向电动。电路的电压平衡方程为动机正向电动。电路的电压平衡方程为电动工作工作时，VT2、VD1并没有参与工作，去并没有参与工作，去掉掉这两个元件后，两个元件后，电路与路与单象限工作象限工作电路完全路完全一致，是一个典型的降一致，是一个典型的降压斩波波电路。路。 lVT1、VT2互补工作，互补工作，
3、VD2是是I0为正时的续为正时的续流二极管，流二极管，VD1是为是为I0为负时的续流二极管。为负时的续流二极管。l为了防止直流电源经为了防止直流电源经VT1、VT2直通短路，直通短路，GD2、GD1中应设延时电路以形成中应设延时电路以形成“死区死区”。 输出出电压平均平均值电动机最高空机最高空载转速是速是图图4-3 电流可反向两电流可反向两象限斩波调速系统象限斩波调速系统 电力拖动控制系统优秀课件 正向制正向制动工况工况。当当UoEa 时，时，Io 反向反向 ，电动机工作在第，电动机工作在第象限的回馈制象限的回馈制动状态。动状态。两象工作两象工作电路在路在发电状状态时的等效的等效电路路l l
4、可知，直流电机通过斩波器向直流电源输送电能（发电）时，可知，直流电机通过斩波器向直流电源输送电能（发电）时，可知，直流电机通过斩波器向直流电源输送电能（发电）时，可知，直流电机通过斩波器向直流电源输送电能（发电）时， Ea Ea 的范围是的范围是的范围是的范围是 0 0UdUd, , 转速范围是转速范围是转速范围是转速范围是 0 0 n n0max0max 。l l “ “ “ “能正常发电能正常发电能正常发电能正常发电”的要求是的要求是的要求是的要求是 Ea Ea Ea Ea Ea Ea Ea UdUdUdUd 。l l 若若若若 Ea Ea Ea Ea UdUdUdUd ，则发电电流不再可
5、控，电流将变得很大而不允许。则发电电流不再可控，电流将变得很大而不允许。则发电电流不再可控，电流将变得很大而不允许。则发电电流不再可控，电流将变得很大而不允许。 l l 该电路用作发电运行，则发电机该电路用作发电运行，则发电机该电路用作发电运行，则发电机该电路用作发电运行，则发电机( ( ( (直流电机直流电机直流电机直流电机) ) ) )可变速发电，可变速发电，可变速发电，可变速发电， 在转速在转速在转速在转速0 0 0 0n n n n0max0max0max0max的范围内，都可向恒直流电压源实现电流大小可控的发电。的范围内，都可向恒直流电压源实现电流大小可控的发电。的范围内，都可向恒直
6、流电压源实现电流大小可控的发电。的范围内，都可向恒直流电压源实现电流大小可控的发电。 制动时，制动时，VT2或或VD1有电流，有电流，VT1和和VD2无电流。把不参与工作的无电流。把不参与工作的VT1、VD2去掉，可把电路重画于右图，图中按习惯去掉，可把电路重画于右图，图中按习惯画法把能量输入方即电机画在了左边。这画法把能量输入方即电机画在了左边。这就是典型的升压斩波器电路。就是典型的升压斩波器电路。电流的参考方向同前，实际为负值电流的参考方向同前，实际为负值 从上面的分析可知，图从上面的分析可知，图4-3所示的电路可以实现正向回馈制动，制动时电流所示的电路可以实现正向回馈制动，制动时电流(转
7、矩转矩)反向，其运行象限为反向，其运行象限为、象限。该电路称象限。该电路称电流可反向的两象限工作电路电流可反向的两象限工作电路。电力拖动控制系统优秀课件3) 波形分析及能量传递波形分析及能量传递图4-5 两象限工作两象限工作斩波波调速系速系统从从电动到制止到制止转换过程的程的电压电流波形及能量流波形及能量传递简图电力拖动控制系统优秀课件图4-6 电压可反向的两可反向的两象限工作象限工作电路路a) 电路路图 b) 工作象工作象限限电压可反向的两象限工作电路电压可反向的两象限工作电路电力拖动控制系统优秀课件3可四象限运行的电路可四象限运行的电路图4-7可四象限运行的可四象限运行的斩波波调速速电路路
8、 a） 电路路图 b)e）、象限波形象限波形图 f） 工作象限工作象限1.工作原理工作原理H型桥式斩波电路的工作模式非型桥式斩波电路的工作模式非常灵活，以最常用的可逆运行模式说常灵活，以最常用的可逆运行模式说明之。明之。VT1、VT2为一组，为一组，VT3、VT4为另一组，两组在一个为另一组，两组在一个PWM斩斩波周期内互补工作。波周期内互补工作。2.输出电压的平均值输出电压的平均值3.优点优点:调节连续平滑调节连续平滑 ，四象限工作。，四象限工作。 电力拖动控制系统优秀课件4.2 直流斩波调速系统直流斩波调速系统1系统原理图系统原理图l l 转速、电流双闭环转速、电流双闭环转速、电流双闭环转
9、速、电流双闭环 l l GMGMGMGM为载波（三角波或锯齿波）发生器为载波（三角波或锯齿波）发生器为载波（三角波或锯齿波）发生器为载波（三角波或锯齿波）发生器l l PWMPWM为脉宽调制单元，为脉宽调制单元，为脉宽调制单元，为脉宽调制单元， 其输入信号是控制电平其输入信号是控制电平其输入信号是控制电平其输入信号是控制电平UcUc，输出的是占空比为输出的是占空比为输出的是占空比为输出的是占空比为 的的的的PWMPWM信号信号信号信号l l GTGTGTGT为驱动电路为驱动电路为驱动电路为驱动电路, , , , 内应设置防止上下桥臂直通的内应设置防止上下桥臂直通的内应设置防止上下桥臂直通的内应
10、设置防止上下桥臂直通的“死区死区死区死区” ” ” ” 电力拖动控制系统优秀课件2交流电源供电时的制动交流电源供电时的制动l 泵升电压的产生原因泵升电压的产生原因 l 泵升电压的抑制与能耗制动泵升电压的抑制与能耗制动 图4-9限制限制泵升升电压的能耗制的能耗制动电路路 回馈制动状态时，机械能变成电能送回直流侧。这部分能量输入直流环节的回馈制动状态时，机械能变成电能送回直流侧。这部分能量输入直流环节的滤波电容，对电容充电的结果是使电容器两端的电压不断地升高。滤波电容，对电容充电的结果是使电容器两端的电压不断地升高。 设正常工作时设正常工作时Ud=500V, C=2200uF,回馈电功率是回馈电功率是 P=2.2kW,1秒钟后电容的电压值为秒钟后电容的电压值为Ux 抑制办法：抑制办法：2）能耗制动。）能耗制动。 见右图见右图1）回馈制动。）回馈制动。 改不控整流桥为能量能改不控整流桥为能量能双向流通的双向流通的PWM整流桥。整流桥。电力拖动控制系统优秀课件
