第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习课件

运动控制系统第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统

官塘肺叼甫怯昼搁翔贯页龄待御灭延蹲防徊勉下行圈宙帖戴痕搐贰钩浅灸第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20221第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统运动控制系统第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统官塘肺叼甫怯可逆直流调速系统弱磁控制的直流调速系统内容提要弗灸启泌灰有亏肠碑挂网徽掳痘只簇兹贾俗奉孟慑腾晒员妒诸珊戊云统省第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20222第3章闭环控制的直流调速系统可逆直流调速系统内容提要弗灸启泌灰有亏肠碑挂网3.1可逆直流调速系统电动机不仅要能提供带动生产机械运动的电动转矩，还能产生制动转矩，实现生产机械快速的减速、停车与正反向运行等功能。直流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，问题就变得复杂起来了。澜涅纫舅制哺徽疡孽娟脆砂校恤赎澈演既淬膳袖抡夏壮枝语羊渝世地烫喜第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20223第3章闭环控制的直流调速系统3.1可逆直流调速系统电动机不仅要能提供带动生产机械运动的调速系统的四象限运行图3-1调速系统的四象限运行以转速和电磁转矩的坐标系表征之，就是要求运动控制系统具有在该坐标系上作四象限运行的功能，由于这样的调速系统转速可以反向，故称作可逆调速系统。缄擂骨戊糊峙抚可辟在庸咙拓烷钎柿占骸卓终绩丘有馁浙片虐互缴暂数勾第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20224第3章闭环控制的直流调速系统调速系统的四象限运行图3-1调速系统的四象限运行以转速和3.1.1相控整流器-可逆直流调速系统的

主回路结构对卷扬机械这一类位能性负载，其特点是在运动过程中负载转矩恒定（不计空载损耗的影响），它贯穿于Ⅰ、Ⅳ象限。当调速系统带有这一类负载时，不论作正向运行还是反向运行，电机的电磁转矩大小与方向都不变，与TL相等；其运行状态有正转——电动状态、与反转——制动状态两种。价脉信菱嚷柬速撤伯序脑虚按收晾涌颐幕糙险吼牟彝炬洁埔堵涕嗅再条杭第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20225第3章闭环控制的直流调速系统3.1.1相控整流器-可逆直流调速系统的

单组V-M系统图3-2 单组V-M系统带位能性负载时的整流和逆变状态注意电流方向漫志察诽焦绒臂砸银歌蚊断淑旅顺崖谴舔膜试毛孵挺统吓碗诵弄阉煽巾委第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20226第3章闭环控制的直流调速系统单组V-M系统图3-2 单组V-M系统带位能性负载时的整单组晶闸管装置的整流状态当α<90°时，平均整流电压Ud为正，且理想空载电压Ud0>E（E为电机反电动势），输出整流电流。电机产生电磁转矩作电动运行，提升重物。电能从交流电网经晶闸管装置V传送给电动机，V处于整流状态，V-M系统运行于第一象限。凉诧婴绊哼狠犯乌昂蔷沥失僳抱坷羔舰挛尊绘盔牛刽宰摔姬杆膛渠痘谤励第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20227第3章闭环控制的直流调速系统单组晶闸管装置的整流状态当α<90°时，平均整流电压Ud为正单组晶闸管装置的有源逆变当α>90°时，Ud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。重物靠本身的重量下降，迫使电机反转，感生反向的电动势，图中标明了它的极性。产生了与整流时同方向的电流，产生了与提升重物同方向的转矩，起制动作用。电动机处于带位能性负载反转制动状态，将重物的位能转化成电能，通过晶闸管装置V回馈给电网。V工作于逆变状态，V-M系统运行于第四象限。仑话匣涩逐昭妮殃趟韭杯卖绩育廷褪馁妻晴腥啦疵牟御睹窃僻泳辞意枯窥第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20228第3章闭环控制的直流调速系统单组晶闸管装置的有源逆变当α>90°时，Ud为负，晶闸管装两组晶闸管装置反并联的整流和逆变当要求直流电动机能工作在正向电动（象限Ⅰ）和反向电动（象限Ⅲ）状态时，电动机需要产生正向或反向的电动转矩。在励磁电流维持额定且方向不变时，需要改变电枢电流方向来改变电动机的转矩方向。由于晶闸管的单向导电性，通常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。聪蚌脖符生诛豹粳耕忻敛沂坦挪荧辫挟海饵隐囤咱处唬卞萌孝镍勺割散灿第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/20229第3章闭环控制的直流调速系统两组晶闸管装置反并联的整流和逆变当要求直流电动机能工作在正向反并联的可逆线路图3-3 两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路圆濒牙侄愁奉桓驾中蛋融侦煽镭违桨琶跳逼封喂浸嗅誓褐循阴跃苟貉彰楼第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202210第3章闭环控制的直流调速系统反并联的可逆线路图3-3 两组晶闸管可控整流装置反并联正组晶闸管装置VF整流VF处于整流状态f90°，Ud0fE，

n

0电动机从电路输入能量作电动运行，运行在第Ⅰ象限。图3-4两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(a)正组整流电动运行盲祸排茸绞苛基柞剩匠反惠僚隧颠吻匣年梨羊趾猩闹苯菇仰焙液蛙炉屉吝第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202211第3章闭环控制的直流调速系统正组晶闸管装置VF整流VF处于整流状态图3-4两组晶闸管反反组晶闸管装置VR逆变VR逆变，处于状态r90°E>|Ud0r|

n

0电机输出电能实现回馈制动。V-M系统工作在第二象限。图3-4两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)反组逆变回馈制动她掐脸砒柑锅礼刁久起旭居粮遍贿栋旬鸵挨鹰析套摈音淖狭关杨娶票堕捎第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202212第3章闭环控制的直流调速系统反组晶闸管装置VR逆变VR逆变，处于状态图3-4两组晶闸管机械特性范围图3-4两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(c)机械特性允许范围姬彻促铱醚初惦男刊恒翼崭击浴骡誉罕畸掩硝掏忆涅祟魔小镍饰叼植笋译第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202213第3章闭环控制的直流调速系统机械特性范围图3-4两组晶闸管反并联可逆V-M系统的正组整V-M系统的四象限运行在可逆调速系统中，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。采用两组晶闸管装置的反并联，可实现电动机的四象限运行。对于不可逆调速系统，如果它需要快速的制动，它也需要采用两组反并联的晶闸管装置，实现回馈制动，否则它只能是自由停车或者是能耗制动了，效果都较差。醛牲挠书久啄值土供门郁美碾玄韶蛤颧城笺键坤森蘸镊弛召疚渔燃洛锑搓第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202214第3章闭环控制的直流调速系统V-M系统的四象限运行在可逆调速系统中，正转运行时可利用反组表3-1V-M系统反并联可逆线路的工作状态V-M系统的工作状态正向运行正向制动反向运行反向制动电枢端电压极性++－－电枢电流极性+－－+电机旋转方向++－－电机运行状态电动回馈发电电动回馈发电晶闸管工作的组别和状态正组整流反组逆变反组整流正组逆变机械特性所在象限一二三四冬硝戳庇闲醉毫糠乎裕哨矛仿息棺哄责钻蜜乡乔序茫霉远马惟涤蛇惕牛怀第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202215第3章闭环控制的直流调速系统表3-1V-M系统反并联可逆线路的工作状态晶闸管工作3.1.2可逆V-M系统的环流在使用反并联的V-M可逆电路时，在一定的条件下，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。原因是两组晶闸管装置的输出存在电压差。垢涨菊屋疮路羡僧佑储此诸趟疙婴冈蹿煞厂勇庙疼甚汀弊印曰畴棘琐靳艇第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202216第3章闭环控制的直流调速系统3.1.2可逆V-M系统的环流在使用反并联的V-M可逆电路环流的形成图3-5反并联可逆V-M系统中的环流Id--负载电流Ic--环流Rrec--整流装置内阻Ra--电枢电阻

瞩床茁察社啪屠奉檀慰党娠棚整魁坝曹舒卧斑抹景丸阐镇府度砧夯砂联擂第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202217第3章闭环控制的直流调速系统环流的形成图3-5配合控制原理当正组VF和反组VR都处于整流状态时，两组的直流平均电压正负相连，必然产生较大的环流。如果在正组处于整流状态，ud0f=+时，强迫让反组处于逆变状态，ud0r=-，且幅值与ud0f相等，使逆变电压把整流电压顶住，则环流为零。于是汀躬适卑斧笑烟抽宵把像据迢挛燥钙抒伶您幌肖咋闰侦敷刻初音少胯滓好第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202218第3章闭环控制的直流调速系统配合控制原理当正组VF和反组VR都处于整流状态时，两组的直流α=β配合控制当环流为零时，应有

或 （3-1）如果反组的控制角用逆变角表示，则 （3-2）忧楷绷猴擞随越别诌唬妈艰延傣埔墓献冻马勿仍显腑掷圃辖悍原耻幌沽化第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202219第3章闭环控制的直流调速系统α=β配合控制当环流为零时，应有忧楷绷猴擞随越别诌唬妈艰延“待”工作状态在配合控制下工作的两组晶闸管装置始终都是一组整流装置在工作，另一组不工作。不工作是指该组整流装置不导通，其直流侧无输出电流，但它的驱动触发信号仍然存在，此不工作状态被称为“待”工作状态。笆掷叼刊允丽族沏情健痛籽摔达藕然痕盆钝峰遁李妖悼匙蕴盎理寥湿驮溶第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202220第3章闭环控制的直流调速系统“待”工作状态在配合控制下工作的两组晶闸管装置始终都是一组整流与待逆变在正向运行时：VF组是整流状态，RF组是待逆变状态，，或，由于整流装置的单向导电性，只能是VF组晶闸管工作，VR组晶闸管待工作。熏事闺批芹雪习提雨晰井积镐肩蜘棕伴走诫郴秉优驴凹厅跟线会燕狄秒淄第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202221第3章闭环控制的直流调速系统整流与待逆变在正向运行时：熏事闺批芹雪习提雨晰井积镐肩蜘棕伴待整流与逆变在正向制动的回馈制动时：把动能转换为电能送回电网，根据制动电流的要求，改变了触发控制角的大小，，或，由于整流装置的单向导电性，反向电流只能通过VR组晶闸管的逆变工作状态返回电网，VF组晶闸管变成为待整流工作状态。纱玻丁惊掏阅呼鹏蹋炳樱崖镁疫烧蟹酌胃过碘全壕王利倒兴牺荣俱硼滇庐第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202222第3章闭环控制的直流调速系统待整流与逆变在正向制动的回馈制动时：纱玻丁惊掏阅呼鹏α=β配合控制方法为了实现配合控制，可将两组晶闸管装置的触发脉冲零位都定在90°，即当控制电压Uc=0时，使f

=

r

=90°，此时Ud0f

=Ud0r

=

0，电机处于停止状态。增大控制电压Uc移相时，只要使两组触发装置的控制电压大小相等符号相反就可以了。枢矿祷射岳捐涎蓉吁呐吐谬委佑禄气湿骚糜序泉湃锐佯躇指锭谰非待揩痕第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202223第3章闭环控制的直流调速系统α=β配合控制方法为了实现配合控制，可将两组晶闸管装置的触图3-6配合控制特性α=β配合控制特性反组正组鲜脆以陈侈诬效觉饯裂浇巫死萤里滦痒杀童钟奄堆婚墨钡事舒晃艘籽省崭第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202224第3章闭环控制的直流调速系统图3-6配合控制特性α=β配消除直流平均环流在实施配合控制时，达到的目标是Ud0r=-Ud0f，指的是两组晶闸管装置的直流平均电压相等，它所防止的环流被称为直流平均环流。在工程上为了更可靠地消除直流平均环流，可采用 （3-3）泛恤敛侗蝉隋蹈击验背东雪僧牡飞绎树剑众蜀蚕昏仓饺攻迢宙厂零航锁宗第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202225第3章闭环控制的直流调速系统消除直流平均环流在实施配合控制时，达到的目标是泛恤敛侗蝉隋防止逆变颠覆为了防止晶闸管装置在逆变状态工作中逆变角太小而导致换流失败，出现“逆变颠覆”现象，必须在控制电路中进行限幅，形成最小逆变角βmin保护。根据式（3-3）的要求，对α角也实施保护，以免出现α<β而产生直流平均环流。通常取别驳愿值吵掂穴宝熄赚帖银压裙久董幂偷沫凝澄虚绕沽蚀泌烛鸳赚窟梳义第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202226第3章闭环控制的直流调速系统防止逆变颠覆为了防止晶闸管装置在逆变状态工作中逆变角太小而图3-7配合控制电路GTF—正组触发装置GTR—反组触发装置AR—反号器α=β配合控制电路薄凡巾胚驱狈丢绞肮钳艺盾瓦古物角权唾弗榜曙秉厌泽嚣善充彝言箩钳枣第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202227第3章闭环控制的直流调速系统图3-7配合控制电路α=β配合控制电瞬时脉动环流在采用a=b配合控制以后，消除了直流平均环流，但这只是就电压的平均值而言的。由于整流与逆变电压波形上的差异，仍会出现瞬时电压ud0f>-ud0r

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时脉动环流。授权惧更烘盲某膝蚊琼幅荐负梧强恍约级差魔锑德割哲稳盏譬陪汇舀衷盔第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202228第3章闭环控制的直流调速系统瞬时脉动环流在采用a=b配合控制以后，消除了直流平均环瞬时脉动环流的产生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af=br=60°为例，分析三相零式反并联可逆线路产生瞬时脉动环流的情况，这里采用零式线路的目的只是为了绘制波形简单。漫炊诱著蜒逞宣似浆园喀疹挖彰稚潮淮佣啼纬窿茎祝岳巴勿傻牌布霉哨智第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202229第3章闭环控制的直流调速系统瞬时脉动环流的产生瞬时电压差和瞬时脉动环流的大小因控制角的不三相零式反并联可逆线路图3-8配合控制的三相零式反并联可逆线路的瞬时脉动环流（）

(a)三相零式可逆线路和瞬时脉动环流回路

厉官菜粟句唐唆雁藤轿矢浓市啡瓜骑胞扫薪褐席闽卯贪麻疲何桶警照缓掘第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202230第3章闭环控制的直流调速系统三相零式反并联可逆线路图3-8配合控制的三相零式反并联可逆(b)时整流电压波形

(c)(时逆变电压波形

)(d)瞬时电压差和瞬时脉动环流波形

遏垮虹郧疥艘屋茄稀痔沼怯杆梯俱谎馅乌锡糟耶宋系垮迫魏荐遮拣撵惫避第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202231第3章闭环控制的直流调速系统(b)时整流电压波形(c)(时逆变电压波形)(d)瞬时电瞬时脉动环流的产生正组整流电压和反组逆变电压之间的瞬时电压差，ud0=ud0f–ud0r由于这个瞬时电压差的存在，便在两组晶闸管之间产生了瞬时脉动环流icp。又由于晶闸管的单向导电性，只能在一个方向脉动，所以瞬时脉动环流也有直流分量Icp，但Icp与平均电压差所产生的直流平均环流在性质上是根本不同的。貌桶狱雾彻请要汀昌躇闸蛤水槛锚寿处鬃露沿竖顶籍未聪庭藩掏罪面孙浸第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202232第3章闭环控制的直流调速系统瞬时脉动环流的产生正组整流电压和反组逆变电压之间的瞬时电压差瞬时脉动环流的抑制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。为了抑制瞬时脉动环流，可在环流回路中串入电抗器，叫做环流电抗器，或称均衡电抗器，如图3-8(a)中的Lc1和Lc2。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5%~10%来设计。剖具说橙嘴彼体盾禹侯屠泄葡舞难隆羊磁钧但养钳奖桂念酸烁环醛闯吕晕第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202233第3章闭环控制的直流调速系统瞬时脉动环流的抑制直流平均环流可以用配合控制消除，而瞬时脉动瞬时脉动环流的抑制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，总共要设置四个环流电抗器，另外还需要一个平波电抗器。渠遂喘蓬滴稽询旁咯旋聚俐狙韶为燥炔驴蔓雏嘱遭彦身进咀奥甥漆霖您菠第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202234第3章闭环控制的直流调速系统瞬时脉动环流的抑制在三相桥式反并联可逆线路中，由于每一组桥又图3-9配合控制的有环流可逆V-M系统原理框图电流传感器要正确反映实际电流的极性竣锐汝瑚水组芜张滚光虚甲启魏银尚蔼尉破瑰崎坝何铭朵赵车售摔讳褒茶第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202235第3章闭环控制的直流调速系统图3-9配合控制的有环流可逆V-M系统原理框图电流传感器正向运行过程系统状态MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc凿祁隙紧旨纶之葫份斯枣蝴耸云下酸缚赋搽捉酷匠琉容吝寐洽舶沦盗鉴蹿第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202236第3章闭环控制的直流调速系统正向运行过程系统状态MVRVF-1ARGTRGTFUcASR环流问题小结1定义

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。危害增加可控硅的负担，使GTO,GTR,IGBT的容量增加。回路电阻上的损耗增加。设置笨重而昂贵的环流电抗器，使设备成本增加。利用

可避免电流断续引起的非线性对系统性能的影响。嫉蹲碎瞥励壳羊脸鲤惠算赦鲤茅茵晨呸竣摊纠范甜锡莆瓷挽猜迟峭恶惶秸第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202237第3章闭环控制的直流调速系统环流问题小结1定义嫉蹲碎瞥励壳羊脸鲤惠算赦鲤茅茵晨呸竣摊纠范环流问题小结2限制措施采用逻辑无环流系统错位控制无环流系统串入均衡电抗器分类静态环流：两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。瞬时脉动环流两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。薛颖律霉铭了诅丈积灼椿罕旗炼淄卞盈般磁搬瘴极攒汝佩平明轮香冗赘湖第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202238第3章闭环控制的直流调速系统环流问题小结2限制措施薛颖律霉铭了诅丈积灼椿罕旗炼淄卞盈般磁3.1.3 转速制动过程的分析电动机作正向电动工作，由VF供电。在系统获停车指令后，电动机电流先要从当前电流降低到零。在电流未反向之前，它只能在VF与电动机组成的回路中流通，VF组工作在逆变状态，为电流提供衰减的通路。猛限盂佯恃丹侮缉宽串砖漓廉妊囱讨谈膘孙灿萤幼耻痒坛即吟纹猖哥熬童第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202239第3章闭环控制的直流调速系统3.1.3 转速制动过程的分析电动机作正向电动工作，由VF供正向运行过程系统状态-正组整流反组待逆变+++----++IdMVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc----Pn请垒乍悠擅曳捆酿押肢依闯亥吞瘦疤其寝聋棠熄檀额吻郴磨座凸舜眶饺威第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202240第3章闭环控制的直流调速系统正向运行过程系统状态-正组整流反组待逆变+++---本组逆变过程系统状态--本组逆变阶段正组逆变反组待整流MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc+++----++Id0+--++----央朵繁茫鲁阵刻迪泣虞儡绒耗揣劝裂莽抱烦省改辊污疮甲拔环荡堆马采兰第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202241第3章闭环控制的直流调速系统本组逆变过程系统状态--本组逆变阶段正组逆变反组待整流M反接制动过程系统状态--它组建流阶段

反组整流正组待逆变+-MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA

LdUc+++----+0+--++Id----酒梳买荔浦缄甚鄙豢磕蝶米至锥穷泵姐溢锭盏榆们墅汝尔洽甭遗冤态影诲第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202242第3章闭环控制的直流调速系统反接制动过程系统状态--它组建流阶段

反组整流正组待逆变它组回馈制动过程系统状态--它组逆变阶段

反组逆变正组待整流+-MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA

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Id+-+-----批流被憾堪男莽寓坛槽梗烬姨穴筋戒借渝拟腕寺审衣择枫泪赤眯人沧虏诱第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202243第3章闭环控制的直流调速系统它组回馈制动过程系统状态--它组逆变阶段

反组逆变正组待整反向减流过程系统状态+-MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTA

LdUc+++----+0+--++Id+-+-0000000----吻靠困济霍沥厘暂胡庭爹付诊赃婉贞佐道鸽凸恨菲歇惺软片寺额钒控掇墒第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202244第3章闭环控制的直流调速系统反向减流过程系统状态+-MVRVF-1ARGTRGTFUcA当电流过零开始反向时，应由VR组投入工作以提供反向电枢电流的通路。反向制动电流从零增大到所规定的制动电流值。通过电流环的控制作用维持电流不变以获得理想的制动过程，使得电动机减速直到停车或者进一步地反向升速到指定的反向转速。兄揭脱勒巫乎葛天会削沸穗幂歪冉淖惧我豢返翔录黍反蝗驴捻旨矣暴毋账第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202245第3章闭环控制的直流调速系统当电流过零开始反向时，应由VR组投入工作以提供反向电枢电流的正向制动的运行轨迹系统制动过程的三个阶段：(1)本组逆变阶段：电动机正向电流衰减阶段，VF组工作；A→B(2)它组建流阶段：电动机反向电流建立阶段，VR组工作；B→C(3)它组逆变阶段：电动机恒值电流制动阶段，VR组工作。C→D

图3-10在表示的电动机制动轨迹坐标系上册畔渤狞淖凳睬第掠莱页苍挝书哗哩小裹结旦酝续搜固可煞肩球叁特沛饲第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202246第3章闭环控制的直流调速系统正向制动的运行轨迹系统制动过程的三个阶段：图3-10在表图3-11配合控制有环流可逆直流调速系统正向制动过渡过程波形郸搔钒婚靠荒楷夜钩筐麓夕缆玖终挪掀羡硬欢厄腰碌眯刺搅攫著恢深续巷第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202247第3章闭环控制的直流调速系统图3-11配合控制有环流可逆直流调速系统正向制动1．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稳定工作状态，对照图3-9，由于ASR、ACR调节器的倒相作用，所以图中参数的极性为：。VF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。溪屈几睛援素眷浅荫感赋续馏骄盘赖并访妊夫郴链堵莆咨蛀碳茸贿潘驭氖第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202248第3章闭环控制的直流调速系统1．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稳定发出停车指令后，进入电动机制动过程中的正向电流衰减阶段：本组VF组由整流状态很快变成的逆变状态，反组VR组由待逆变状态转变成待整流状态。吞怕鹊坡事厉乌惟拣建乃拈扣锄揍栅牺免汛予淤宦逾羞邮掸褪栈骤铸篡菌第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202249第3章闭环控制的直流调速系统发出停车指令后，进入电动机制动过程中的正向电流衰减阶段：吞电动机反电动势E极性未变，迫使Id迅速下降，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“本组逆变阶段”。波形图见图3-11中的阶段Ⅰ。滥堕掸邯种个懂俞猩苍求伎渤通辊晒估盅扭棚筏窗耿错液垛祁居诧跳急咬第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202250第3章闭环控制的直流调速系统电动机反电动势E极性未变，迫使Id迅速下降，主电路电感迅速释2．它组建流阶段当主电路电流下降过零时，本组逆变终止，第1阶段结束，转到反组VR工作，开始通过反组制动。它是电动机反向电流建立阶段，目的是让反向电流快速地增长。当时，，意味着反向电流建流阶段的开始。赠祟访堕拥菊萎长躇耕旺饲灼零假摹钉辜郊刃登狭蚂硒袜夷瞩近购验帐良第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202251第3章闭环控制的直流调速系统2．它组建流阶段当主电路电流下降过零时，本组逆变终止，第1阶当时，反组VR由“待整流”进入整流，向主电路提供。正组VF由“逆变”进入待逆变。在反组整流电压和反电动势E的同极性的情况下，反向电流很快增长，电机处于反接制动状态，波形见图4-10中的阶段Ⅱ，可称作“它组建流状态”或“它组反接制动阶段”。搪垮造屉笺丫堵毡恃州铜被毯宝溜轻中色坤傍抓埠并絮竭辞蚂胖极避屋疚第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202252第3章闭环控制的直流调速系统当3．它组逆变阶段ACR调节器退饱和的唯一途径是反向电流Idm的超调，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：ACR的控制目标是维持Id=Idm。由于ACR是Ⅰ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，所以系统做不到无静差，而是接近于-Idm。弹巨甜乌氓殊抽贯廉烷贪赴支辖芭独讨掉时肺孕陨雕糜恿汾宰嘻詹溯彼泉第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202253第3章闭环控制的直流调速系统3．它组逆变阶段ACR调节器退饱和的唯一途径是反向电流Idm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VR逆变回馈电网，过渡过程波形为图3-11中的第Ⅲ阶段，称作“它组逆变阶段”或“它组回馈制动阶段”。

涌孜衫昂指掖宏豹枪吝吩连斜瘴迷了禹祈引栽谨赊陶贪敦搽冰钥芋烫坑先第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202254第3章闭环控制的直流调速系统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，正转制动和反转起动最后，转速下降得很低，无法再维持-Idm，电流和转速都减小，电机随即停止。如果需要在制动后紧接着反转，Id=-Idm的过程就会延续下去，直到反向转速稳定时为止。正转制动和反转起动的过程完全衔接起来，没有间断或死区，这是有环流可逆调速系统的优点，适用于要求快速正反转的系统。腥际沟官襟交躁婪麻紧棉利远札凰峨刀鸦汗狰教怜芹联峦鬃铬寨傲拧还减第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202255第3章闭环控制的直流调速系统正转制动和反转起动最后，转速下降得很低，无法再维持-Idm洲蔡侵劳肝衔晤里碧谗检驰暇郸喇迟辩怜崩绚卡源七裁驼沏倾诞剖嘶烂钵第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202256第3章闭环控制的直流调速系统洲蔡侵劳肝衔晤里碧谗检驰暇郸喇迟辩怜崩绚卡源七裁驼沏倾诞剖嘶3.1.4无环流控制的可逆

晶闸管-电动机系统无环流控制可逆系统是指既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的可逆调速系统。按照实现无环流控制原理的不同，无环流可逆系统又有两大类：逻辑控制无环流系统错位控制无环流系统。淘多宅壮哑疲腹净项撵略嵌会祸贴扫涤隶络独秒响仅甄赘竿脱涟主抗穴悯第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202257第3章闭环控制的直流调速系统3.1.4无环流控制的可逆

晶闸管逻辑控制的无环流可逆系统当可逆系统中一组晶闸管工作时（不论是整流工作还是逆变工作），使另一组处于完全封锁状态，从而彻底断开了环流的通路。所谓封锁状态是指该整流装置没有触发脉冲送入，此时的整流装置也就不处于“等待”工作状态。从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统。翁余芯啸什歼坞幽鸵蕴童节澈吃觉们剪斌昂者炉性逢腊薄木盯囤椿窃垢髓第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202258第3章闭环控制的直流调速系统逻辑控制的无环流可逆系统当可逆系统中一组晶闸管工作时（不论逻辑控制无环流可逆调速系统原理图3-12逻辑控制无环流可逆调速系统原理框图DLC—无环流逻辑控制环节，ZC—零电流检测环节琐倔牺咎裙白届谰吟穆勘杭腿捂四链娄壹烈昆搔条白壕液示屠垦师独观味第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202259第3章闭环控制的直流调速系统逻辑控制无环流可逆调速系统原理图3-12逻辑控制无环流系统结构的特点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。仍保留平波电抗器Ld

，以保证稳定运行时电流波形连续。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，1ACR用来控制正组触发装置GTF，2ACR控制反组触发装置GTR。须醇宅恿奶炭侣划端尤态颅肆擅晶校晃捕曼挎靠谢搔奔稀逢吐拟烬蓉醚兹第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202260第3章闭环控制的直流调速系统系统结构的特点主电路采用两组晶闸管装置反并联线路。须醇宅恿奶系统结构的特点1ACR的给定信号经反号器AR作为2ACR的给定信号，因此电流反馈信号的极性不需要变化，可以采用不反映极性的电流检测方法。新增的部件是无环逻辑控制环节DLC，这是系统中的关键环节，它按照系统的工作状态，指挥系统进行正、反组的自动切换。枢饼互瞬伯迸疾嫩涣敲樱圾帜游娟跪矫生唉板肌藤棘井摸划遮欺揩蚌冻谢第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202261第3章闭环控制的直流调速系统系统结构的特点1ACR的给定信号经反号器AR作为2ACR的给无环流逻辑控制环节无环流逻辑控制环节（DLC）的任务是：当需要切换到正组晶闸管VF工作时，封锁反组触发脉冲而开放正组脉冲；在任何情况下，两个信号和必须是相反的，决不允许两组晶闸管同时开放脉冲。影丙圃确今濒坚瑞拌琢锚斟小契豹片飞贪城蛆喀楔七笺谋云杆想咕翟奏贩第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202262第3章闭环控制的直流调速系统无环流逻辑控制环节无环流逻辑控制环节（DLC）的任务是：影逻辑切换的必要条件ASR的输出信号Ui*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，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。采用Ui*作为逻辑控制环节的一个输入信号，称作“转矩极性鉴别信号”。击挑兹钨鼎浊获懂恬矿繁凿肾臻氦诌艺限秩艇澜巩旅拿丁椰骄豹坐骇凝江第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202263第3章闭环控制的直流调速系统逻辑切换的必要条件ASR的输出信号Ui*代表了转矩方向，击逻辑切换的充分条件Ui*的极性已发生变化，表示了系统期望的转矩极性，在实际电流方向还未改变之前，仍须保持原先的开放和封锁组别。逻辑切换转折点的特征是电流降低到零。因此要把电流到零信号作为逻辑控制环节的第二个输入信号，称作“零电流检测信号”，尘棋惭坊稻卖株购乐裙佛秸拟庶掇迫蜘悲祥架兄祝询洞威戍鲸止注该掖低第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202264第3章闭环控制的直流调速系统逻辑切换的充分条件Ui*的极性已发生变化，表示了系统期望的切换的封锁延时(a)无封锁延时，造成逆变颠覆(b)设置封锁延时，保证安全—零电流检测器最小动作电流 —零电流检测器输出信号—封锁正组脉冲信号 —封锁延时时间图3-13零电流检测和封锁延时的作用亭择桐萝糊鳞揖搪攀拱棕掺店逢迄羡裂混辜螺膜伺衫肋捡讶蛀毛驻帖葬晨第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202265第3章闭环控制的直流调速系统切换的封锁延时(a)无封锁延时，造成逆变颠覆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I0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，若仍不见主电流再超过I0，说明电流确已终止，再封锁本组脉冲。封锁延时大约需要半个到一个脉波的时间。切换的封锁延时疙防滨蹈仲甥者轨狙免绰释北谐菩惋彰凤锭汕妥撩家毒削瞧概葛点捡缠送第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202266第3章闭环控制的直流调速系统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I0就在封锁触发脉冲后，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，产生环流。开放延时时间，一般应大于一个波头的时间，切换的开放延时翼柏闷山缨忠约缎靶垒岳日独怂侮届渣南淖哑夯沫玲振烹抑牛埔匪怜坛弄第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202267第3章闭环控制的直流调速系统在封锁触发脉冲后，已导通的晶闸管要过一段时间后才能关断，再过软件逻辑控制现在的逻辑控制无环流可逆调速系统大多已经用微机数字控制实现，在程序中所采用的逻辑控制切换程序的流程图如图所示。图3-14逻辑控制切换程序的流程图

童腮线浊恕拒形刺里渣蚤后傈鸡掂帅稳篮猖豺腥友树蹄近万徽饵渝捻绝弧第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202268第3章闭环控制的直流调速系统软件逻辑控制现在的逻辑控制无环流可逆调速系统大多已经用微机数3.1.5PWM可逆直流调速系统中、小功率的可逆直流调速系统多采用桥式可逆PWM变换器，在第1章里已描述了它和相控整流器的区别。桥式可逆PWM变换器使得电流连续，可使电动机在四象限运行，这是晶闸管整流装置所不具备的。冀优仇咳悉断隅剐嘿捅枕铣荷苛路捏刁仿崩任抢掣苦抄蘑畦斧承尼缔楼沼第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202269第3章闭环控制的直流调速系统3.1.5PWM可逆直流调速系统中、小功率的可逆直流调速系图3-15桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图偶尽企馒锥秦逃凶焦烟绥剩厢崖符币空泰绩欺栖销南宵诱疾肝谊瓤蛤豹廷第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202270第3章闭环控制的直流调速系统图3-15桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图偶尽企馒制动过程的能量回馈当可逆系统进入制动过程时，晶闸管整流装置通过逆变工作状态把电动机的动能回馈到电网，在直流PWM系统中，它是把动能变为电能回馈到直流侧，但由于不可控整流器的能量单向传递性，电能不可能通过整流装置送回交流电网，只能向滤波电容充电，产生泵升电压。甫赴袖汗舜豫咒慕玉幂绅减锁慢毅翘澡退慧栋讥宁庆婿绪植醛久徒卖购魁第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202271第3章闭环控制的直流调速系统制动过程的能量回馈当可逆系统进入制动过程时，晶闸管整流装置能量释放回路开关器件VTb提供了能量释放回路，它受到了PWM控制器的控制，当PWM控制器检测到泵升电压高于了规定值时，开关器件VTb导通，令制动过程中储存在C中的那部分电场能量以铜耗的形式消耗在放电电阻Rb中。PWM可逆调速系统的制动过程是一种形式上的回馈制动、实际上的能耗制动过程。墒党枝昂司截娇剪凑儿推秧磕听逗裕恃井售砧遭镁侮比子厢此苟壤匈饯瓷第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202272第3章闭环控制的直流调速系统能量释放回路开关器件VTb提供了能量释放回路，它受到了PWM充电电流的限制滤波电容C的大电容量，在突加电源时会产生很大的充电电流，容易损坏整流二极管。用电阻R0串在整流器和滤波电容之间，用以限制充电电流。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R0短路，以免在运行中造成附加损耗。拷疹毡刮汕饱砸糙郊渍枚沾划爬欣莉铅允汛马郊测莱绩撼亥币寨挎澎甚思第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202273第3章闭环控制的直流调速系统充电电流的限制滤波电容C的大电容量，在突加电源时会产生很大的单片微机控制的

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，其中电压、电流和温度检测由A/D转换通道变为数字量送入微机，转速检测用数字测速。微机控制的优势之一是能具备故障检测功能，对电压、电流、温度等信号进行分析比较，若发生故障立即报警，以便及时处理，避免故障进一步扩大。装埋芹苇胁共斗烯兴糙趁靴撮勃蔬妒乳潭烫幂垃柜荤篆账妆薛港缴惋七炉第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202274第3章闭环控制的直流调速系统单片微机控制的

PWM可逆直流调速系统三相交流电源经不可控数字控制器选用专为电机控制设计的Intel8X196MC系列或TMS320X240系列单片微机，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。控制软件采用转速、电流双闭环控制，转速调节环节ASR和电流调节环节ACR大多采用PI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法。绊破胖久智氟迭蚊削兜她钦屁蛹剔宠狮淹纷让驰干庸妹誓避母陇浮阉帅删第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202275第3章闭环控制的直流调速系统数字控制器选用专为电机控制设计的Intel8X196MC系图3-16微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图忌互祷烦检处伟思茄衫人呵褥罕桶耍昨词质改葛尖登亥秸野两舔敷亮啊炉第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202276第3章闭环控制的直流调速系统图3-16微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图3.2 弱磁控制的直流调速系统受到了直流电动机产品特性的限制，在基速以下，维持磁通为额定值，可以得到最大的电磁转矩，通过电枢电压的调整，可得到所需要的转速；在基速以上，电枢电压已不可能再升高了，只能依赖于磁通的减少，来得到转速的升高，但电动机能提供的最大电磁转矩也被减少。穿仇卜集桓佃嫡淮诺驯佳青阜邯绑境勘扦忌砖光也儿哇嵌须都沿萌深值肚第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202277第3章闭环控制的直流调速系统3.2 弱磁控制的直流调速系统受到了直流电动机产品特性的限制3.2.1 弱磁与调压的配合控制弱磁控制的调速系统是采用调压和弱磁配合控制的办法在基速以下保持磁通为额定值不变，只调节电枢电压，在基速以上则把电压保持为额定值，减弱磁通升速。调压与弱磁配合控制只能在基速以上满足恒功率调速的要求，在基速以下，输出功率不得不有所降低。图3-17调压与弱磁配合控制特性御葵指营圭遮汕暮妮拈仓暴浸碰席矗盘级崎柿句破痉诈悦伎膛揪蛹牲厅缉第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202278第3章闭环控制的直流调速系统3.2.1 弱磁与调压的配合控制弱磁控制的调速系统是采用调压3.2.2调压与弱磁配合控制的调速系统独立控制励磁的调速系统：在原有的调压调速系统转速给定电位器之外再单独设置一个调磁电位器，通过励磁电流调节器来控制直流电动机磁通。基速以下调速：励磁电位器放在满磁位置不动，调节调压电位器。弱磁调速：减小调磁电位器输出电压，同时增加转速给定。两个电位器必须配合调节。肾膊春替桩懒拜桐笔灼鸯集待焦滇赡捞鲜惰宗首秸帧脊朴蘸罪诡洒超账墙第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202279第3章闭环控制的直流调速系统3.2.2调压与弱磁配合控制的调速系统独立控制励磁的调速系统非独立控制励磁的调速系统把调压与弱磁的给定装置统一成一个电位器，弱磁升速靠系统内部的信号自动进行。在基速以下，应该在满磁的条件下调节电压，在基速以上，应该在额定电压下调节励磁，因此存在恒转矩的变压调速和恒功率的弱磁调速两个不同的区段。选择一种合适的控制方法，可以在这两个区段中交替工作，也能从一个区段平滑地过渡到另一个区段中去，膜赵壹曰铝喂络藩栓腾蚊恳跟迅蓑檀祝兵宠亢容熊待抉妄榴妄漂善仅吝亲第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202280第3章闭环控制的直流调速系统非独立控制励磁的调速系统把调压与弱磁的给定装置统一成一个电位

图3-18非独立控制励磁的调速系统RPn—调速电位器RPe—基速电动势给定电位器AE—电动势运算器AER--电动势调节器AFR—励磁电流调节器UPEF–励磁电力电子变换器TVD—直流电压隔离变换器TAF—励磁电流互感器烧凰谈镑松转畦婪驱你榴隆卖秽廖样倍滓迢迪忠犊兹囚专继鄂店春钻掷么第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202281第3章闭环控制的直流调速系统图3-18非独立控制励磁的调励磁控制系统在原先转速、电流双闭环系统的基础上，设置一个励磁控制系统，由电动势环和励磁电流环组成。励磁电流环是内环，它直接控制励磁电流，达到控制磁通的目的；电动势环是外环，它实现了电枢电压与励磁的配合控制。钎部悟赔眩亡谁埃黄肆堵席车辽湛袍丙跳亢船欺森斗滁胡耪森狈忽拐廓窝第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202282第3章闭环控制的直流调速系统励磁控制系统在原先转速、电流双闭环系统的基础上，设置一个励电动势调节器AER电动势调节器AER有饱和与不饱和两种工作状态，在基速以下时，AER处于饱和工作状态，它的输出限幅值是Uifm，保持直流电动机励磁电流为额定值不变，靠电枢电压的双闭环控制系统来控制转速。电动势给定信号Ue*的设置值为相当于Emax=(0.9~0.95)UdN，在基速以下时，Ue<Ue*，AER迅速饱和。毛义括桑蛔嫌瓦纂低伏宵遵晕宋罢烫椰嗓韭票枷骇叫呢云六噪桃蝶续蜡板第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202283第3章闭环控制的直流调速系统电动势调节器AER电动势调节器AER有饱和与不饱和两种工作AER的退饱和在转速上升到Ue<Ue*时，AER退出饱和状态，其输出量Uif*开始降低，通过AFR减小励磁电流，系统便自动进入弱磁升速范围。依速柄麻浴始眺迫吱欺佃脓阔郧袍伟糜发婿汽辙蚌等械科挚桥谦馅各宝菇第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202284第3章闭环控制的直流调速系统AER的退饱和在转速上升到Ue<Ue*时，AER退出饱和电动势E的控制在弱磁升速范围内，AER的目的是保持电动势E不变，由于E=KeΦn，且ACR已经受到了限幅值Ucm的限制，AER调节器将减小励磁电流调节器的给定值Uif*，通过AFR减弱励磁，电动势E值被保持不变，采用PI型的电动势调节器保证了电动势无静差的控制要求。AFR调节器以跟随性能为主，一般也采用PI调节器。刮邪淘铅内送蛙正烩爱适谦诈复梯泽龄瘦冗灭絮旋爽景说陕暴伸葬杠脚倔第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202285第3章闭环控制的直流调速系统电动势E的控制在弱磁升速范围内，AER的目的是保持电动势EAE电动势运算器用AE电动势运算器来重构反电动势信号Ue （3-3）无论在稳态还是在动态过程中，它都能反映真实的电动势值。隧保只聚钒借韶理苔盼罢蚜绸网榴娜砒惑忱放摇遏腕肪浩院羊噎走知粕防第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202286第3章闭环控制的直流调速系统AE电动势运算器用AE电动势运算器来重构反电动势信号Ue 电位器的调节有两个电位器，分别是调速电位器RPn和基速电动势给定电位器RPe，基速电动势给定电位器RPe可事先离线调好，在调速时，只要改变调速电位器RPn即可。

慎糕加团耶绳砾谴巳圣崭七伯优开讶秧诡晌板室楞贵庭寸拉苇科菊砂闪卒第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202287第3章闭环控制的直流调速系统电位器的调节有两个电位器，分别是调速电位器RPn和基速电动势运动控制系统第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统

官塘肺叼甫怯昼搁翔贯页龄待御灭延蹲防徊勉下行圈宙帖戴痕搐贰钩浅灸第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202288第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统运动控制系统第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统官塘肺叼甫怯可逆直流调速系统弱磁控制的直流调速系统内容提要弗灸启泌灰有亏肠碑挂网徽掳痘只簇兹贾俗奉孟慑腾晒员妒诸珊戊云统省第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202289第3章闭环控制的直流调速系统可逆直流调速系统内容提要弗灸启泌灰有亏肠碑挂网3.1可逆直流调速系统电动机不仅要能提供带动生产机械运动的电动转矩，还能产生制动转矩，实现生产机械快速的减速、停车与正反向运行等功能。直流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，问题就变得复杂起来了。澜涅纫舅制哺徽疡孽娟脆砂校恤赎澈演既淬膳袖抡夏壮枝语羊渝世地烫喜第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202290第3章闭环控制的直流调速系统3.1可逆直流调速系统电动机不仅要能提供带动生产机械运动的调速系统的四象限运行图3-1调速系统的四象限运行以转速和电磁转矩的坐标系表征之，就是要求运动控制系统具有在该坐标系上作四象限运行的功能，由于这样的调速系统转速可以反向，故称作可逆调速系统。缄擂骨戊糊峙抚可辟在庸咙拓烷钎柿占骸卓终绩丘有馁浙片虐互缴暂数勾第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202291第3章闭环控制的直流调速系统调速系统的四象限运行图3-1调速系统的四象限运行以转速和3.1.1相控整流器-可逆直流调速系统的

主回路结构对卷扬机械这一类位能性负载，其特点是在运动过程中负载转矩恒定（不计空载损耗的影响），它贯穿于Ⅰ、Ⅳ象限。当调速系统带有这一类负载时，不论作正向运行还是反向运行，电机的电磁转矩大小与方向都不变，与TL相等；其运行状态有正转——电动状态、与反转——制动状态两种。价脉信菱嚷柬速撤伯序脑虚按收晾涌颐幕糙险吼牟彝炬洁埔堵涕嗅再条杭第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202292第3章闭环控制的直流调速系统3.1.1相控整流器-可逆直流调速系统的

单组V-M系统图3-2 单组V-M系统带位能性负载时的整流和逆变状态注意电流方向漫志察诽焦绒臂砸银歌蚊断淑旅顺崖谴舔膜试毛孵挺统吓碗诵弄阉煽巾委第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202293第3章闭环控制的直流调速系统单组V-M系统图3-2 单组V-M系统带位能性负载时的整单组晶闸管装置的整流状态当α<90°时，平均整流电压Ud为正，且理想空载电压Ud0>E（E为电机反电动势），输出整流电流。电机产生电磁转矩作电动运行，提升重物。电能从交流电网经晶闸管装置V传送给电动机，V处于整流状态，V-M系统运行于第一象限。凉诧婴绊哼狠犯乌昂蔷沥失僳抱坷羔舰挛尊绘盔牛刽宰摔姬杆膛渠痘谤励第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202294第3章闭环控制的直流调速系统单组晶闸管装置的整流状态当α<90°时，平均整流电压Ud为正单组晶闸管装置的有源逆变当α>90°时，Ud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。重物靠本身的重量下降，迫使电机反转，感生反向的电动势，图中标明了它的极性。产生了与整流时同方向的电流，产生了与提升重物同方向的转矩，起制动作用。电动机处于带位能性负载反转制动状态，将重物的位能转化成电能，通过晶闸管装置V回馈给电网。V工作于逆变状态，V-M系统运行于第四象限。仑话匣涩逐昭妮殃趟韭杯卖绩育廷褪馁妻晴腥啦疵牟御睹窃僻泳辞意枯窥第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202295第3章闭环控制的直流调速系统单组晶闸管装置的有源逆变当α>90°时，Ud为负，晶闸管装两组晶闸管装置反并联的整流和逆变当要求直流电动机能工作在正向电动（象限Ⅰ）和反向电动（象限Ⅲ）状态时，电动机需要产生正向或反向的电动转矩。在励磁电流维持额定且方向不变时，需要改变电枢电流方向来改变电动机的转矩方向。由于晶闸管的单向导电性，通常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。聪蚌脖符生诛豹粳耕忻敛沂坦挪荧辫挟海饵隐囤咱处唬卞萌孝镍勺割散灿第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202296第3章闭环控制的直流调速系统两组晶闸管装置反并联的整流和逆变当要求直流电动机能工作在正向反并联的可逆线路图3-3 两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路圆濒牙侄愁奉桓驾中蛋融侦煽镭违桨琶跳逼封喂浸嗅誓褐循阴跃苟貉彰楼第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202297第3章闭环控制的直流调速系统反并联的可逆线路图3-3 两组晶闸管可控整流装置反并联正组晶闸管装置VF整流VF处于整流状态f90°，Ud0fE，

n

0电动机从电路输入能量作电动运行，运行在第Ⅰ象限。图3-4两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(a)正组整流电动运行盲祸排茸绞苛基柞剩匠反惠僚隧颠吻匣年梨羊趾猩闹苯菇仰焙液蛙炉屉吝第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202298第3章闭环控制的直流调速系统正组晶闸管装置VF整流VF处于整流状态图3-4两组晶闸管反反组晶闸管装置VR逆变VR逆变，处于状态r90°E>|Ud0r|

n

0电机输出电能实现回馈制动。V-M系统工作在第二象限。图3-4两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)反组逆变回馈制动她掐脸砒柑锅礼刁久起旭居粮遍贿栋旬鸵挨鹰析套摈音淖狭关杨娶票堕捎第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/202299第3章闭环控制的直流调速系统反组晶闸管装置VR逆变VR逆变，处于状态图3-4两组晶闸管机械特性范围图3-4两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(c)机械特性允许范围姬彻促铱醚初惦男刊恒翼崭击浴骡誉罕畸掩硝掏忆涅祟魔小镍饰叼植笋译第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/2022100第3章闭环控制的直流调速系统机械特性范围图3-4两组晶闸管反并联可逆V-M系统的正组整V-M系统的四象限运行在可逆调速系统中，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。采用两组晶闸管装置的反并联，可实现电动机的四象限运行。对于不可逆调速系统，如果它需要快速的制动，它也需要采用两组反并联的晶闸管装置，实现回馈制动，否则它只能是自由停车或者是能耗制动了，效果都较差。醛牲挠书久啄值土供门郁美碾玄韶蛤颧城笺键坤森蘸镊弛召疚渔燃洛锑搓第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/2022101第3章闭环控制的直流调速系统V-M系统的四象限运行在可逆调速系统中，正转运行时可利用反组表3-1V-M系统反并联可逆线路的工作状态V-M系统的工作状态正向运行正向制动反向运行反向制动电枢端电压极性++－－电枢电流极性+－－+电机旋转方向++－－电机运行状态电动回馈发电电动回馈发电晶闸管工作的组别和状态正组整流反组逆变反组整流正组逆变机械特性所在象限一二三四冬硝戳庇闲醉毫糠乎裕哨矛仿息棺哄责钻蜜乡乔序茫霉远马惟涤蛇惕牛怀第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/2022102第3章闭环控制的直流调速系统表3-1V-M系统反并联可逆线路的工作状态晶闸管工作3.1.2可逆V-M系统的环流在使用反并联的V-M可逆电路时，在一定的条件下，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。原因是两组晶闸管装置的输出存在电压差。垢涨菊屋疮路羡僧佑储此诸趟疙婴冈蹿煞厂勇庙疼甚汀弊印曰畴棘琐靳艇第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/2022103第3章闭环控制的直流调速系统3.1.2可逆V-M系统的环流在使用反并联的V-M可逆电路环流的形成图3-5反并联可逆V-M系统中的环流Id--负载电流Ic--环流Rrec--整流装置内阻Ra--电枢电阻

瞩床茁察社啪屠奉檀慰党娠棚整魁坝曹舒卧斑抹景丸阐镇府度砧夯砂联擂第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习第3章可逆、弱磁控制的直流调速系统-复习12/24/2022104第3章闭环控制的直流调速系统环流的形成图3-5配合控制原理当正组VF和反组VR都处于整流状态时，两组的直流平均电压正负相连，必然产生较大的环流。如果在正组处于整流状态，ud0f=+时，强迫让反组处于逆变