《可逆控制和弱磁控制的直流调速系统教学PPT电力拖动自动控制系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可逆控制和弱磁控制的直流调速系统教学PPT电力拖动自动控制系统（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第4章章可逆控制和弱磁控制的直流可逆控制和弱磁控制的直流调速系统调速系统电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统-运动控制系统运动控制系统2024/9/21内容提要内容提要直流直流PWM可逆直流调速系统可逆直流调速系统 V-M可逆直流调速系统可逆直流调速系统 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统 2024/9/22电动机除电动转矩外电动机除电动转矩外还须产生制动转矩，还须产生制动转矩，实现生产机械快速的实现生产机械快速的减速、停车与正反向减速、停车与正反向运行等功能。运行等功能。在转速和电磁转矩的在转速和电磁转矩的坐标系上，就是四象坐标系上，就是四象限运行的功能限运行的功能这样的调速
2、系统需要这样的调速系统需要正反转，故称可逆调正反转，故称可逆调速系统。速系统。2024/9/234.1 直流直流PWM可逆调速系统可逆调速系统PWM变换器电路有多种形式，可分为变换器电路有多种形式，可分为不可逆与可逆两大类，不可逆与可逆两大类，还有一种带制动电流通路的不可逆还有一种带制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统，其电流能够直流电动机系统，其电流能够反向。之所以不可逆是因为平均电压反向。之所以不可逆是因为平均电压始终大于零，因而转速不能反向。始终大于零，因而转速不能反向。2024/9/244.1 直流直流PWM可逆调速系统可逆调速系统如果要求转速反向，需要改变如果要求转速反向，需要
3、改变PWM变变换器输出电压的正负极性，使得直流换器输出电压的正负极性，使得直流电动机可以在四象限中运行，由此构电动机可以在四象限中运行，由此构成了可逆的成了可逆的PWM变换器变换器-直流电动机直流电动机系统。系统。2024/9/254.1 直流直流PWM可逆调速系统可逆调速系统2024/9/264.1.1 桥式可逆桥式可逆PWM变换器变换器2024/9/27在一个开关周期内，在一个开关周期内，当当0tton时，时，UAB=US，电枢电流，电枢电流id沿回路沿回路1流通；流通；当当tontT/2, UAB的平均值的平均值为正，电动机正转；为正，电动机正转；反之则反转。反之则反转。 ton =T/
4、2,平均输出电压平均输出电压为零，电动机停止。为零，电动机停止。 2024/9/294.1.1 桥式可逆桥式可逆PWM变换器变换器电动机负载较重的情况时，负载电流电动机负载较重的情况时，负载电流id1大，大，在续流阶段电流仍维持正方向，电动机始在续流阶段电流仍维持正方向，电动机始终工作在第终工作在第象限的电动状态。象限的电动状态。负载很轻时，平均电流小，在续流阶段电负载很轻时，平均电流小，在续流阶段电流很快衰减到零，于是二极管终止续流，流很快衰减到零，于是二极管终止续流，而反向开关器件导通，电枢电流反向，电而反向开关器件导通，电枢电流反向，电动机处于制动状态。动机处于制动状态。 id2电流中的
5、线段电流中的线段3和和4是工作在第是工作在第象限的制动状态。象限的制动状态。电枢电流的方向决定了电流是经过续流二电枢电流的方向决定了电流是经过续流二极管还是经过开关器件流动极管还是经过开关器件流动2024/9/2104.1.1 桥式可逆桥式可逆PWM变换器变换器双极式控制可逆双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电变换器的输出平均电压为压为占空比占空比和电压系数和电压系数的关系为的关系为 当当1/2时，时，为正，电动机正转；当为正，电动机正转；当1/2时，时， 为负，电动机反转；当为负，电动机反转；当=1/2时，时， =0，电动机停止。，电动机停止。 2024/9/2114.1.1 桥式可逆桥式
6、可逆PWM变换器变换器双极式控制的桥式可逆双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列变换器有下列优点：优点：电流一定连续；电流一定连续；可使电动机在四象限运行；可使电动机在四象限运行；电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区低速平稳性好，系统的调速范围大；低速平稳性好，系统的调速范围大；低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。利于保证器件的可靠导通。2024/9/2124.1.1 桥式可逆桥式可逆PWM变换器变换器双极式控制方式的不足之处是：双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，在工作过程中
7、，4个开关器件可能都处于开个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。置逻辑延时。2024/9/2134.1.2 直流直流PWM可逆直流调速系可逆直流调速系统转速反向的过渡过程统转速反向的过渡过程a点过渡到点过渡到b点，点，Id从正从正向向IdL降低为零。降低为零。 b点过渡到点过渡到c点点 ， Id从从零反向上升到允许的零反向上升到允许的制动电流制动电流-Idm 。c点过渡到点过渡到d点点
8、 ，回馈，回馈制动状态，转速将减制动状态，转速将减速到速到0 。2024/9/2144.1.2 直流直流PWM可逆直流调速系可逆直流调速系统转速反向的过渡过程统转速反向的过渡过程d点过渡到点过渡到e点点 ，反向，反向起动状态起动状态 ,转速要超调，转速要超调，转速环退饱和转速环退饱和 。在在f点稳定工作，电枢点稳定工作，电枢电流与负载电流电流与负载电流-IdL相相等。等。2024/9/2154.1.3 直流直流PWM功率变换器的能功率变换器的能量回馈量回馈2024/9/216整流器 H型桥式PWM变换器 放电电阻 滤波大电容4.1.3 直流直流PWM功率变换器的能功率变换器的能量回馈量回馈当可
9、逆系统进入制动状态时，直流当可逆系统进入制动状态时，直流PWM功功率变换器把机械能变为电能回馈到直流侧率变换器把机械能变为电能回馈到直流侧由于二极管整流器导电的单向性，电能不由于二极管整流器导电的单向性，电能不可能通过整流器送回交流电网，只能向滤可能通过整流器送回交流电网，只能向滤波电容充电，使电容两端电压升高，称作波电容充电，使电容两端电压升高，称作泵升电压。泵升电压。在大容量或负载有较大惯量的系统中，不在大容量或负载有较大惯量的系统中，不可能只靠电容器来限制泵升电压，可能只靠电容器来限制泵升电压，当当PWM控制器检测到泵升电压高于规定值控制器检测到泵升电压高于规定值时，开关器件时，开关器件
10、VTb导通，使制动过程中多余导通，使制动过程中多余的动能以铜耗的形式消耗在放电电阻中。的动能以铜耗的形式消耗在放电电阻中。2024/9/2174.1.3 直流直流PWM功率变换器的能功率变换器的能量回馈量回馈如果在大容量的调速系统中希望实现电能如果在大容量的调速系统中希望实现电能回馈到交流电网，以取得更好的制动效果回馈到交流电网，以取得更好的制动效果并且节能，可以在二极管整流器输出端并并且节能，可以在二极管整流器输出端并接逆变器，把多余的电能逆变后回馈电网接逆变器，把多余的电能逆变后回馈电网在突加交流电源时，大电容量滤波电容在突加交流电源时，大电容量滤波电容C相相当于短路，会产生很大的充电电流
11、，容易当于短路，会产生很大的充电电流，容易损坏整流二极管。为了限制充电电流，在损坏整流二极管。为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻。整流器和滤波电容之间串入限流电阻。合上电源后，经过延时或当直流电压达到合上电源后，经过延时或当直流电压达到一定值时，闭合接触器触点一定值时，闭合接触器触点K把电阻短路，把电阻短路，以免在运行中造成附加损耗。以免在运行中造成附加损耗。2024/9/2184.1.4 单片微机控制的单片微机控制的PWM可逆可逆直流调速系统直流调速系统三相交流电源经不可控整流器变换为电压三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流恒定的直流电源，再经过直
12、流PWM变换器变换器得到可调的直流电压，给直流电动机供电得到可调的直流电压，给直流电动机供电检测回路包括电压、电流、温度和转速检检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，转速检测用数字测速。测，转速检测用数字测速。微机控制具备故障检测功能，对电压、电微机控制具备故障检测功能，对电压、电流、温度等信号进行实时监测和报警。流、温度等信号进行实时监测和报警。一般选用专为电机控制设计的单片微机，一般选用专为电机控制设计的单片微机，配以显示、键盘等外围电路，通过通信接配以显示、键盘等外围电路，通过通信接口与上位机或其他外设交换数据。口与上位机或其他外设交换数据。 2024/9/2192024/9/2204
13、.1.4 单片微机控制的单片微机控制的PWM可逆可逆直流调速系统直流调速系统控制软件一般采用转速、电流双闭环控制，控制软件一般采用转速、电流双闭环控制，电流环为内环，转速环为外环，内环的采电流环为内环，转速环为外环，内环的采样周期小于外环的采样周期。样周期小于外环的采样周期。无论是电流采样值还是转速采样值都含有无论是电流采样值还是转速采样值都含有扰动，常采用阻容电路滤波，但滤波时间扰动，常采用阻容电路滤波，但滤波时间常数太大时会延缓动态响应，为此可采用常数太大时会延缓动态响应，为此可采用硬件滤波与软件滤波相结合的办法。硬件滤波与软件滤波相结合的办法。转速调节器转速调节器ASR和电流调节器和电流
14、调节器ACR大多采大多采用用PI调节，当系统对动态性能要求较高时，调节，当系统对动态性能要求较高时，还可以采用各种非线性和智能化的控制算还可以采用各种非线性和智能化的控制算法，使调节器能够更好地适应控制对象法，使调节器能够更好地适应控制对象2024/9/2214.2 V-M可逆直流调速系统可逆直流调速系统4.2.1V-M可逆直流调速系统的主回路及环流可逆直流调速系统的主回路及环流V-M可逆直流调速系统的主回路结构可逆直流调速系统的主回路结构对于拖动位能性负载的起重机而言，采用单组对于拖动位能性负载的起重机而言，采用单组晶闸管装置就能实现重物的提升和下放。晶闸管装置就能实现重物的提升和下放。当当
15、E（E为电动机为电动机反电动势），输出整流电流反电动势），输出整流电流Id，电动机产生电，电动机产生电磁转矩作电动运行，提升重物，这时电能从交磁转矩作电动运行，提升重物，这时电能从交流电网经晶闸管装置传送给电动机，流电网经晶闸管装置传送给电动机，V-M系统系统运行于第运行于第象限。象限。 2024/9/2224.2.1V-M可逆直流调速系统的主可逆直流调速系统的主回路及环流回路及环流2024/9/2234.2.1V-M可逆直流调速系统的主可逆直流调速系统的主回路及环流回路及环流90，Ud0为负，晶闸管装置本身不能输出为负，晶闸管装置本身不能输出电流，电机不能产生转矩提升重物，只有电流，电机不能
16、产生转矩提升重物，只有靠重物本身的重量下降，迫使电机反转，靠重物本身的重量下降，迫使电机反转，产生反向的电动势产生反向的电动势-E。当当|E|Ud0|时，产生时，产生Id，因而产生与提升重，因而产生与提升重物同方向的转矩，起制动作用，使重物平物同方向的转矩，起制动作用，使重物平稳下降。稳下降。电动机处于反转制动状态，成为受重物拖电动机处于反转制动状态，成为受重物拖动的发电机，将重物的位能转化成电能，动的发电机，将重物的位能转化成电能，通过晶闸管装置通过晶闸管装置V回馈给电网，回馈给电网，V则工作于则工作于有源逆变状态，有源逆变状态，V-M系统运行于第系统运行于第象限象限2024/9/2244.
17、2.1V-M可逆直流调速系统的主可逆直流调速系统的主回路及环流回路及环流对于需要电流反向的直流电动机可逆调速对于需要电流反向的直流电动机可逆调速系统，必须使用两组晶闸管整流装置反并系统，必须使用两组晶闸管整流装置反并联线路来实现可逆调速。联线路来实现可逆调速。电动机正转时，由正组晶闸管装置电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电供电反转时，由反组晶闸管装置反转时，由反组晶闸管装置VR供电。供电。 2024/9/2254.2.1V-M可逆直流调速系统的主可逆直流调速系统的主回路及环流回路及环流VF处于整流状态处于整流状态f E，n 0电动机从电路输入能量作电动运行，运行电动机从电路输入能量作电动运
18、行，运行在第在第象限。象限。 2024/9/2264.2.1V-M可逆直流调速系统的主可逆直流调速系统的主回路及环流回路及环流VR逆变处于状态逆变处于状态 r 90，E |Ud0r|， n ud0r 的情况，从而仍能产生环流，的情况，从而仍能产生环流，这类因为瞬时的电压差而产生的环流被称为瞬这类因为瞬时的电压差而产生的环流被称为瞬时脉动环流。时脉动环流。瞬时电压差和瞬时脉动环流的大小因控制角的瞬时电压差和瞬时脉动环流的大小因控制角的不同而异，以下分析三相零式反并联可逆线路不同而异，以下分析三相零式反并联可逆线路的情况的情况 ，2024/9/2404.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调
19、速系统的控制制配合控制的三相零式反并联可逆线路的瞬配合控制的三相零式反并联可逆线路的瞬时脉动环流时脉动环流2024/9/241 r =60的整流电压波的整流电压波形形 r =120 r =120的逆的逆变电压波形变电压波形瞬时电压差和和瞬时瞬时电压差和和瞬时脉动环流波形脉动环流波形2024/9/2424.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/243直流平均环流可以用配合控制消除，而瞬直流平均环流可以用配合控制消除，而瞬时脉动环流却是自然存在的。时脉动环流却是自然存在的。为了抑制瞬时脉动环流，可在环流回路中为了抑制瞬时脉动环流，可在环流回路中串入电抗器，叫做环流
20、电抗器，或称均衡串入电抗器，叫做环流电抗器，或称均衡电抗器。电抗器。4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/244环流电抗的大小可以按照把瞬时环流的直环流电抗的大小可以按照把瞬时环流的直流分量限制在负载额定电流的流分量限制在负载额定电流的5%10%来来设计。设计。在三相桥式反并联可逆线路中，由于每一在三相桥式反并联可逆线路中，由于每一组桥又有两条并联的环流通道，总共要设组桥又有两条并联的环流通道，总共要设置四个环流电抗器，另外还需要一个平波置四个环流电抗器，另外还需要一个平波电抗器。电抗器。4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制202
21、4/9/245在在=配合控制下，负载电流可以迅速地从配合控制下，负载电流可以迅速地从正向到反向（或从反向到正向）平滑过渡，正向到反向（或从反向到正向）平滑过渡，在任何时候，实际上只有一组晶闸管装置在任何时候，实际上只有一组晶闸管装置在工作，另一组则处于等待工作的状态在工作，另一组则处于等待工作的状态移相时，如果一组晶闸管装置处于整流状移相时，如果一组晶闸管装置处于整流状态，另一组便处于逆变状态，这是指控制态，另一组便处于逆变状态，这是指控制角的工作状态而言的。实际上，这时逆变角的工作状态而言的。实际上，这时逆变组除环流外并未流过负载电流，它只是处组除环流外并未流过负载电流，它只是处于于“待逆变
22、状态待逆变状态”，表示该组晶闸管装置，表示该组晶闸管装置是在逆变角控制下等待工作。是在逆变角控制下等待工作。4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/246只有在制动时，当发出信号改变控制角后，只有在制动时，当发出信号改变控制角后，同时降低了同时降低了ud0f和和ud0r的幅值，一旦电机反的幅值，一旦电机反电动势电动势E|ud0f|=|ud0r|，整流组电流将被截止，整流组电流将被截止，逆变组才真正投入逆变工作，使电机产生逆变组才真正投入逆变工作，使电机产生回馈制动，将电能通过逆变组回馈电网。回馈制动，将电能通过逆变组回馈电网。当逆变组工作时，另一组也是在等待
23、着整当逆变组工作时，另一组也是在等待着整流，可称作处于流，可称作处于“待整流状态待整流状态”。4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/247直流平均环流和瞬时脉动环流都属于静态直流平均环流和瞬时脉动环流都属于静态环流，是两组可逆线路在一定控制角下稳环流，是两组可逆线路在一定控制角下稳态工作时出现的环流。态工作时出现的环流。还有一种动态环流，仅在可逆还有一种动态环流，仅在可逆V-M系统处于系统处于过渡过程中可能出现。过渡过程中可能出现。 环流电抗器 平波电抗器 4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/248配合控制的有环流可
24、逆配合控制的有环流可逆V-M系统原理框图系统原理框图4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/249逻辑控制的无环流可逆系统逻辑控制的无环流可逆系统:当可逆系统中当可逆系统中一组晶闸管工作时（不论是整流工作还是一组晶闸管工作时（不论是整流工作还是逆变工作），用逻辑关系控制使另一组处逆变工作），用逻辑关系控制使另一组处于完全封锁状态，彻底断开环流的通路，于完全封锁状态，彻底断开环流的通路，确保两组晶闸管不同时工作。确保两组晶闸管不同时工作。被封锁那组整流装置的移相触发环节应有被封锁那组整流装置的移相触发环节应有配合控制所对应的输入控制信号，但其输配合控制所对应的
25、输入控制信号，但其输出触发脉冲通过逻辑控制作用予以封锁，出触发脉冲通过逻辑控制作用予以封锁，可以认为是移相触发环节处于可以认为是移相触发环节处于“待工作待工作”状态，可根据需要随时送出必要的脉冲信状态，可根据需要随时送出必要的脉冲信号。号。4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/250逻辑控制无环流可逆调速系统原理框图逻辑控制无环流可逆调速系统原理框图4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/251主电路采用两组晶闸管装置反并联线路。主电路采用两组晶闸管装置反并联线路。由于没有环流，不用设置环流电抗器。由于没有环流，不用设置
26、环流电抗器。仍保留平波电抗器仍保留平波电抗器 Ld ，以保证稳定运行时，以保证稳定运行时电流波形连续。电流波形连续。控制系统采用转速、电流双闭环方案。控制系统采用转速、电流双闭环方案。电流环分设两个电流调节器，电流环分设两个电流调节器，1ACR用来控用来控制正组触发装置制正组触发装置GTF，2ACR控制反组触发控制反组触发装置装置GTR。4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/2521ACR的给定信号经反号器的给定信号经反号器AR作为作为2ACR的的给定信号，可以采用不反映极性的电流检给定信号，可以采用不反映极性的电流检测方法。测方法。新增的关键部件是无环逻
27、辑控制环节新增的关键部件是无环逻辑控制环节DLC，它按照系统的工作状态，指挥系统进行，它按照系统的工作状态，指挥系统进行正、反组的自动切换。正、反组的自动切换。 4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/253逻辑切换的必要条件逻辑切换的必要条件ASR的输出信号的输出信号Ui*代表了转矩方向，代表了转矩方向，反转运行和正转制动都需要电机产生负的转矩，反转运行和正转制动都需要电机产生负的转矩，正转运行和反转制动都需要电机产生正的转矩，正转运行和反转制动都需要电机产生正的转矩，Ui*的极性恰好反映了电机电磁转矩方向的变化。的极性恰好反映了电机电磁转矩方向的变化。采
28、用采用Ui*作为逻辑控制环节的一个输入信号，称作为逻辑控制环节的一个输入信号，称作作“转矩极性鉴别信号转矩极性鉴别信号”。 4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/254由于主电流的实际波形是脉动的，如果脉由于主电流的实际波形是脉动的，如果脉动的主电流瞬时低于动的主电流瞬时低于I0就立即发出零电流数就立即发出零电流数字信号，实际上电流仍在连续地变化，突字信号，实际上电流仍在连续地变化，突然封锁触发脉冲将产生逆变颠覆。然封锁触发脉冲将产生逆变颠覆。 在检测到零电流信号后等待一段时间，若在检测到零电流信号后等待一段时间，若仍不见主电流再超过仍不见主电流再超过I0
29、 ，说明电流确已终，说明电流确已终止，再封锁本组脉冲。止，再封锁本组脉冲。封锁延时封锁延时tabl 大约需要半个到一个脉波的时大约需要半个到一个脉波的时间。间。4.2.2 V-M可逆直流调速系统的控可逆直流调速系统的控制制2024/9/255在封锁触发脉冲后，已导通的晶闸管要过在封锁触发脉冲后，已导通的晶闸管要过一段时间后才能关断，再过一段时间才能一段时间后才能关断，再过一段时间才能恢复阻断能力。如果在此以前就开放它组恢复阻断能力。如果在此以前就开放它组脉冲，仍有可能造成两组晶闸管同时导通，脉冲，仍有可能造成两组晶闸管同时导通，产生环流。产生环流。 开放延时时间开放延时时间 tdt ，一般应大
30、于一个波头的，一般应大于一个波头的时间时间在逻辑控制环节的两在逻辑控制环节的两个输出信号个输出信号ublf和和ublr之之间必须有互相联锁的间必须有互相联锁的保护，决不允许出现保护，决不允许出现两组脉冲同时开放的两组脉冲同时开放的状态。状态。现在的逻辑控制无环现在的逻辑控制无环流可逆调速系统大多流可逆调速系统大多已经用微机数字控制已经用微机数字控制实现。实现。 2024/9/2564.2.3 转速反向的过渡过程分析转速反向的过渡过程分析系统制动过程的三个系统制动过程的三个阶段：阶段：本组逆变阶段：从本组逆变阶段：从a点点到到b点，电动机正向电点，电动机正向电流衰减阶段，流衰减阶段，VF组工组工
31、作；作；它组整流阶段：从它组整流阶段：从b点点到到c点，电动机反向电点，电动机反向电流建立阶段，流建立阶段，VR组工组工作；作；2024/9/2574.2.3 转速反向的过渡过程分析转速反向的过渡过程分析系统制动过程的三个系统制动过程的三个阶段：阶段：它组逆变阶段：从它组逆变阶段：从c点点到到d点点 ，电动机恒值电，电动机恒值电流制动阶段，流制动阶段，VR组工组工作。作。如果是反向起动，则如果是反向起动，则从从d点开始又一次地进点开始又一次地进入起动过程。入起动过程。2024/9/258=配合控制有环流可配合控制有环流可逆直流调速系统正向逆直流调速系统正向制动过渡过程波形制动过渡过程波形202
32、4/9/2594.2.3 转速反向的过渡过程分析转速反向的过渡过程分析本组逆变阶段本组逆变阶段在正向制动过程以前，电动机是处于正向电动在正向制动过程以前，电动机是处于正向电动稳定工作状态，由于稳定工作状态，由于ASR、ACR调节器的倒相调节器的倒相作用，所以图中参数的极性为：作用，所以图中参数的极性为：Un*(+) Ui*(-) Uc (+) 。VF组是工作在整流状态，称它为本组；组是工作在整流状态，称它为本组；VR组是工作在待逆变状态，称它为它组。组是工作在待逆变状态，称它为它组。发出停车指令后，进入电动机制动过程中的正发出停车指令后，进入电动机制动过程中的正向电流衰减阶段：向电流衰减阶段：
33、Un*(=0) Un(-) Ui*(=U*im) Uc(=-Ucm)2024/9/2604.2.3 转速反向的过渡过程分析转速反向的过渡过程分析本组逆变阶段本组逆变阶段本组本组VF组由整流状态很快变成组由整流状态很快变成f=min的逆变状的逆变状态，态，它组它组VR组由待逆变状态转变成待整流状态。组由待逆变状态转变成待整流状态。电动机反电动势电动机反电动势E极性未变，迫使极性未变，迫使Id迅速下降，迅速下降，主电路电感迅速释放储能，企图维持正向电流主电路电感迅速释放储能，企图维持正向电流大部分能量通过本组回馈电网，所以称作大部分能量通过本组回馈电网，所以称作“本本组逆变阶段组逆变阶段2024/
34、9/2614.2.3 转速反向的过渡过程分析转速反向的过渡过程分析它组整流阶段它组整流阶段当主电路电流下降过零时，本组逆变终止，第当主电路电流下降过零时，本组逆变终止，第阶段结束，转到它组阶段结束，转到它组VR工作，开始通过它组制工作，开始通过它组制动。动。当当 时，它组时，它组VR由由“待整待整流流”进入整流，向主电路提供进入整流，向主电路提供-Id。本组。本组VF由由“逆变逆变”进入待逆变。进入待逆变。 在它组整流电压在它组整流电压Udor和反电动势和反电动势E的同极性的情的同极性的情况下，反向电流很快增长，电机处于反接制动况下，反向电流很快增长，电机处于反接制动状态，称作状态，称作 “它
35、组反接制动阶段它组反接制动阶段”。2024/9/2624.2.3 转速反向的过渡过程分析转速反向的过渡过程分析它组逆变阶段它组逆变阶段ACR调节器退饱和的唯一途径是反向电流调节器退饱和的唯一途径是反向电流Idm的的超调，此超调表示了制动轨迹图中的电动机恒超调，此超调表示了制动轨迹图中的电动机恒值电流制动阶段的开始：值电流制动阶段的开始：ACR的控制目标是维持的控制目标是维持Id= Idm 。由于。由于ACR是是型系统，电流调节系统的扰动是电动机的反电型系统，电流调节系统的扰动是电动机的反电动势，它是一个线性渐减的扰动量，所以系统动势，它是一个线性渐减的扰动量，所以系统做不到无静差，而是接近于做
36、不到无静差，而是接近于 -Idm 。 2024/9/2634.2.3 转速反向的过渡过程分析转速反向的过渡过程分析它组逆变阶段它组逆变阶段电动机在恒减速条件下回馈制动，把属于机械电动机在恒减速条件下回馈制动，把属于机械能的动能转换成电能，其中大部分通过能的动能转换成电能，其中大部分通过VR逆变逆变回馈电网，称作回馈电网，称作“它组逆变阶段它组逆变阶段”或或“它组回它组回馈制动阶段馈制动阶段”。2024/9/2644.2.3 转速反向的过渡过程分析转速反向的过渡过程分析“它组反接制动阶段它组反接制动阶段”和和“它组逆变阶段它组逆变阶段”都是反组都是反组VR工作，直到制动结束，总称它工作，直到制动
37、结束，总称它们为们为“它组制动阶段它组制动阶段”。最后，转速下降得很低，并略有反转，最后，转速下降得很低，并略有反转，ASR开始退饱和。于是，电流减小，电动开始退饱和。于是，电流减小，电动机随即停止。机随即停止。如果需要在制动后紧接着反转，如果需要在制动后紧接着反转，Id=-Idm的过的过程就会延续下去，直到反向转速稳定时为程就会延续下去，直到反向转速稳定时为止。止。2024/9/2654.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统变电枢电压方法是从基速（即额定转速）变电枢电压方法是从基速（即额定转速）向下调速。在变压调速范围内，因为励磁向下调速。在变压调速范围内，因为励磁磁通不变，电磁
38、转矩磁通不变，电磁转矩Te=KmId，允许的转，允许的转矩也不会变，称作矩也不会变，称作“恒转矩调速方式恒转矩调速方式”。降低励磁电流以减弱磁通是从基速向上调降低励磁电流以减弱磁通是从基速向上调速。在弱磁调速范围内，转速越高，磁通速。在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许的转矩不得不减少，转矩与转越弱，容许的转矩不得不减少，转矩与转速的乘积则不变，即允许功率不变，是为速的乘积则不变，即允许功率不变，是为“恒功率调速方式恒功率调速方式”。2024/9/2664.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统当负载要求的调速范围大时，就采用变压当负载要求的调速范围大时，就采用变压和弱磁配合控
39、制的办法，即在基速以下保和弱磁配合控制的办法，即在基速以下保持磁通为额定值不变，只调节电枢电压，持磁通为额定值不变，只调节电枢电压，而在基速以上则把电压保持为额定值，减而在基速以上则把电压保持为额定值，减弱磁通升速弱磁通升速 2024/9/2674.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统弱磁与调压配合控制特性弱磁与调压配合控制特性2024/9/2684.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统励磁电流的闭环控制励磁电流的闭环控制2024/9/2694.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统电枢电压控制系统仍采用常规的转速、电电枢电压控制系统仍采用常规的转速、电枢电流
40、双闭环控制。枢电流双闭环控制。弱磁程度用励磁电流闭环控制，励磁电流弱磁程度用励磁电流闭环控制，励磁电流调节器调节器AFR一般采用一般采用PI调节器。调节器。当电动机在额定转速以下变压调速时，励当电动机在额定转速以下变压调速时，励磁电流给定磁电流给定U*if=Uifn=fifn，励磁电流环将励，励磁电流环将励磁电流稳定在额定值，使气隙磁通等于额磁电流稳定在额定值，使气隙磁通等于额定磁通，与常规的转速、电流双闭环系统定磁通，与常规的转速、电流双闭环系统是完全一致的。是完全一致的。2024/9/2704.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统当提高当提高Un，转速升到额定转速，转速升到额定
41、转速nN以上时，以上时，将根据感应电动势不变（将根据感应电动势不变（E=EN）的原则，）的原则，逐步减小励磁电流给定逐步减小励磁电流给定U*if，在励磁电流闭，在励磁电流闭环控制作用下，励磁电流环控制作用下，励磁电流IfIfN，气隙磁通，气隙磁通小于额定磁通小于额定磁通N，电动机工作在弱磁状，电动机工作在弱磁状态，实现基速以上的调速。态，实现基速以上的调速。2024/9/2714.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统当磁通为变量时，参数当磁通为变量时，参数Ce和和Cm都不能再看都不能再看作常数，而应被作常数，而应被Ke和和Km所取代所取代 E=Ken Te=KmId机电时间常数也不
42、能再视作常数机电时间常数也不能再视作常数2024/9/2724.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统弱磁过程直流电动机的动态结构图弱磁过程直流电动机的动态结构图2024/9/2734.3 弱磁控制的直流调速系统弱磁控制的直流调速系统即使忽略磁路的非线性，在磁通变化的过即使忽略磁路的非线性，在磁通变化的过程中直流电动机也是一个非线性对象，程中直流电动机也是一个非线性对象，如果转速调节器如果转速调节器ASR仍采用线性的仍采用线性的PI调节调节器，将无法保证在整个弱磁调速范围内都器，将无法保证在整个弱磁调速范围内都得到优良的控制性能。得到优良的控制性能。为了解决这个问题，原则上应使为了解决这个问题，原则上应使ASR具有具有可变参数，以适应磁通的变化。可变参数，以适应磁通的变化。采用微机数字控制系统，调节器的参数跟采用微机数字控制系统，调节器的参数跟随磁通实时地变化，可以得到优良的控制随磁通实时地变化，可以得到优良的控制性能。性能。2024/9/274
