11 可逆直流调速系统

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1、电力拖动自动控制系统—运动控制系统第4章可逆控制和弱磁控制的直流调速系统1内容提要调速系统的四象限运行直流PWM可逆调速系统V-M可逆直流调速系统2电动机除电动转矩外还须产生制动转矩，实现生产机械快速的减速、停车与正反向运行等功能。在转速和电磁转矩的坐标系上，就是四象限运行的功能，这样的调速系统需要正反转，故称可逆调速系统。图4-1调速系统的四象限运行34.1直流PWM可逆调速系统图2-10简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统4图2-11有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统54.1.1桥式可

2、逆PWM变换器图4-2桥式可逆PWM变换器电路6UUUUg1g4g2g3在一个开关周期内，当0≤t

3、消除静磨擦死区；（3）低速平稳性好，系统的调速范围大；（4）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。双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，4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，应设置逻辑延时。84.1.2直流PWM可逆直流调速系统转速反向的过渡过程a点过渡到b点，I从正向I降ddL低为零。b点过渡到c点，I从零反向上d升到允许的制动电流-I。dmc点过渡到d点，回馈制动状态，转速将减速到0。d点

4、过渡到e点，反向起动状态,转速要超调，转速环退饱和。在f点稳定工作，电枢电流与负载电流-I相等。dL图4-4在坐标系上表示的电动机反向轨迹94.1.3直流PWM功率变换器的能量回馈滤波大电容放电电阻H型桥式PWM变换器整流器图4-5桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图10当可逆系统进入制动状态时，直流PWM功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，称作泵升电压。当PWM控制器检测到泵升电压高于规定值时，开关器件

5、VTb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。在突加交流电源时，大电容量滤波电容C相当于短路，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一定值时，闭合接触器触点K把电阻短路，以免在运行中造成附加损耗。114.1.4单片微机控制的PWM可逆直流调速系统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PWM变换器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、温度和转速检测，转速检测

6、用数字测速。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。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，通过通信接口与上位机或其他外设交换数据。12图4-6微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图13主电路仿真主电流仿真：控制电压在2.5s由0.8变为-0.814直流PWM调制波形，为了避免上下桥臂的两个管子同时导通和关断，使两个管子的控制信号宽度略有差异15转速和电枢电流16PWM可逆调速系统仿真给定电压在2.5s由10变为-1017转速和电流波形184.2V

7、-M可逆直流调速系统图4-8两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路19正组晶闸管装置VF整流状态VF处于整流状态90°，fUE，d0fn0电动机从电路输入能量作电动运图4-9两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行，运行在第Ⅰ(a)正组整流电动运行象限。20反组晶闸管装置VR逆变状态VR逆变处于状态90°，rE>

8、U

9、，n>0d0r电机输出电能实现回馈制动。V-M系统工作在图3-4两组晶闸管反并联可逆V-M第二象限。系统的正组整流和反组逆变状态(b)反组逆变回馈制动21图4-9两组

10、晶闸管反并联可逆V-M系统的正组整流和反组逆变状态(c)机械特性允许范围222．V-M可逆直流调速系统中的环流问题图4-10反并联可逆V-M系统中的环流I—负载电流I—环流R—整流装置内阻R—电枢电阻dcreca23如果让正组VF和反组VR都处于整流状态，两组的直流平均电压正负相连，必然产生较大的直流平均环流。应