城实维修介绍直流调速器V-M系统中的可逆和回馈两大运行系统
第十七讲：可逆V-M直流调速系统分析
12
可逆V-M直流调速系统中的环流问题分析
二、直流平均环流的抑制措施
——配合控制策略抑制直流平均环流的原 理分析：
① 配合控制策略的核心思想：
任意时刻，两个整流装置必须一个工作在整流状态而另一个工 作在逆变状态，且控制其输出电压幅值相等。
13
可逆V-M直流调速系统中的环流问题分析
二、直流平均环流的抑制措施
——配合控制策略抑制直流平均环流的原 理分析：
② 配合控制策略的实现方法： 以第一象限为例加以说明：
Ud 0 f Ud 0 max cos f
由于：
f 900
Ud 0r Ud 0 max cosr r 900
Ud 0r Ud 0 max cos(1800 r ) r 900
19
有环流的可逆V-M直流调速系统控制分析
二、原理分析 ㈠ 第一象限运行
U ex ( K pU in 1
I
U
in
dt)
正组VF整流； 反组VR待逆变
20
有环流的三象限运行 正组VF待逆变；反组 VR整流
21
有环流的可逆V-M直流调速系统控制分析
15
可逆V-M直流调速系统中的环流问题分析
三、瞬时脉动环流的产生原因及抑制措施
——产生原因
采用配合控制已经消除了直流平均环流，但是，由于晶闸 管装置的输出电压是脉动的，造成整流与逆变电压波形上的 差异，仍会出现瞬时电压的情况，从而仍能产生瞬时的脉动 环流。这个瞬时脉动环流是自然存在的，因此瞬时脉动环流 又称作自然环流。
m
U m sin
m
cos r U d 0 max cos r
思考：VF还要其他工作状 态吗？
第四章 可逆直流调速系统
直流平均环流。而系统中的脉动环流，由环流电抗
器 LC1 ～ LC 4 限制。
（2）制动过程分析
双闭环可逆调速系统起动过程与双闭环不可 逆调速系统的起动过程相同。当一组变流装置处 于整流状态时，另一组处于待逆变状态，这并不 影响整流组和电动机的工作状态。但可逆系统的 制动过程却与不可逆系统有显著的区别。整个制 动过程可根据电流方向的不同分成两个主要阶段： 本桥逆变阶段和他桥制动阶段。
环流可以分为静态环流及动态环流两大类。 当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时，所出 现的环流称为静态环流，静态环流又可分为直流 平均环流和瞬时脉动环流。只在系统处于过渡过 程中，由于晶闸管触发相位发生突然改变时出现 的环流，叫做动态环流。
下面将进一步讨论静态环流问题，在此基础
上引出几种典型的可逆调速系统。
图4-6 交叉反馈可控环流系统 图4-4自然环流系统原理图
当转速给定
U
* n
0 时，
ASR和ACR的输出均为零。
此时1ALR的给定信号只有 U cf，并且1ALR的比例系
数为+1，故其输出 uct1 为正值。触发器GTF输出触发 脉冲出现在小于90位置，正组VF处于整流状态；
2ALR的给定信号只有 U cr ，由于其比例系数为1， 故输出uct2 亦为正值，触发器GTR输出触发脉冲也出 现在小于90位置，反组VR也处于整流状态。如果系
1. 直流平均环流的处理
由于两组晶闸管变流装置输出直流平均电压 不相等引起的环流称为直流平均环流。如果正组 VF及反组VR同时处于整流状态，就将形成所谓的 直流平均环流，这种环流通过VF及VR将电源两相 直接短路，会造成设备损坏。
接触器反向V-M双闭环调速系统说明
I
燕山大学课程设计说明书
II
第一章 绪论
第一章 绪
论
1.1 接触器切换 V-M 双闭环直流调速系统的介绍与背景
双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电 力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。我们知道反馈闭环控制系统 具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以 抑制。 采用转速负反馈和 PI 调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实 现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态 速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按 照需要来控制动态过程的电流或转矩。 在单闭环系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在 超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电 流的动态波形。当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速过程 必然拖长。 实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启 动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程，按照反馈控制规律，采用某 个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么采用电流负反馈就能得到近似的恒 流过程。问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加 到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠电流负反 馈发挥主作用，因此我们采用双闭环调速系统。这样就能做到既存在转速和电流两种 负反馈作用又能使它们作用在不同的阶段。 电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军 工等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电机，
4.6 5.1 5.2 5.3
第四章V-M可逆调速系统
第四章V-M可逆调速系统
励磁反接可逆供电方式
V+
Id
-M-
-
VF + Id
-
- VR
-Id +
晶闸管反并联励磁反接可逆线路
第四章V-M可逆调速系统
励磁反接的特点
优点：供电装置功率小。 由于励磁功率仅占电动机额定功率的
（3）两组晶闸管装置反并联可逆线路
较大功率的可逆直流调速系统多采用 晶闸管-电动机系统。由于晶闸管的单向 导电性，需要可逆运行时经常采用两组 晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路， 如下图所示。
第四章V-M可逆调速系统
两组晶闸管装置反并联可逆供电方式
a) 电路结构
VF +
Id
-M-
-
- VR
-Id
归纳起来，可将可逆线路正反转时晶 闸管装置和电机的工作状态列于表4-1中。
第四章V-M可逆调速系统
表4-1 V-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
晶闸管工作的组别 和状态
机械特性所在象限
然而当电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，需要专用的可逆电 力电子装置和自动控制系统。
第四章V-M可逆调速系统
4.1.1 单片微机控制的PWM可逆直流调速系统
中、小功率的可逆直流调速系统多采 用由电力电子功率开关器件组成的桥式可 逆PWM变换器，如本书第 1.3.1 节中第 2 小节所述。第1.3.4 节图1-22 绘出了 PWM 可逆调速系统的主电路，其中功率开关器 件采用 IGBT ，在小容量系统中则可用将 IGBT、续流二极管、驱动电路以及过流、 欠压保护等封装在一起的智能功率模块— IPM。
3-直流电动机V-M可逆调速系统
Ia Ud 0F M
Ic Ud 0R
VR
～
～
哪一组真正工作由电流来决定，不工作的那一组处于待逆变或待整流状况。 哪一组真正工作由电流来决定，不工作的那一组处于待逆变或待整流状况。 电动机工作状态 工作象限 转速n、反电势 电压U 转速 、反电势Ea、电压 d 转矩T，电枢电流 转矩 ，电枢电流Ia 正组VF状态 正组 状态 无坏流系统 反组VR状态 反组 状态 正组VF状态 正组 状态 有环流系统 反组VR状态 反组 状态 待逆变 逆变 整流 待整流 封锁 整流 逆变 待整流 整流 待逆变 封锁 逆变 正向电动 Ⅰ ＋ + 整流 正向制动 Ⅱ ＋ － 封锁 反向电动 Ⅲ － － 封锁 反向制动 Ⅳ － + 逆变
1．产生的原因 ．
VF
Ia Ud 0F M
Ic U d 0R
VR
U doF = U dom cos α F
两端的电势差即两个电 源的直流平均电压差为： 源的直流平均电压差为：
正组VF输出为 正组 输出为
U doR = U dom cos α R
∆U do = U doF − ( −U doR ) = 2U dom cos
静态环流：系统稳定工作时所出现的环流。 静态环流：系统稳定工作时所出现的环流。 动态环流：系统处于过渡过程中出现的环流。 动态环流：系统处于过渡过程中出现的环流。
VF
VR
～
U doF
Ia
M
U doR
～
反并联可逆线路中的环流 Ia—负载电流 Ic—环流 负载电流 环流
3.2.2 直流平均环流产生的原因及消除办法
图3-7 三相半波反并联可逆电路及其 α F = β R = 30 时的环流电压和电流
第三章可逆直流调速系统ppt课件(全)
2．励磁反接可逆线路
改变励磁电流的方向也能使直流电动机反转。因 此又有励磁反接可逆线路，如图3―3 所示。这时电动 机电枢只要用一组晶闸管装置供电并调速，如图３-3 （a）所示，而励磁绕组则由另外的两组晶闸管装置 反并联供电，象电枢反接可逆线路一样，可以采用反 并联或交叉连接中的任意一种方案来改变其励磁电流 的方向。图3―3（b）中只画了两组晶闸管装置反并 联提供励磁电流的方案，其工作原理读者可以自行分 析。
第三章 可逆直流调速系统
内容提要 1、V-M调速系统的可逆运行方案； 2、有环流可逆系统； 3、无环流可逆系统； 4、直流脉宽调制调速系统
在前面两章讨论的各种晶闸管直流调速系 统，由于晶闸管的单向导电性，只用一组晶闸 管变流器对电动机供电的调速系统只能获得单 方向的运行，是不可逆调速系统。这类系统只 适用于不要求经常改变电动机转向，同时对制 动的快速性无特殊要求的生产机械。但是在生 产实际中，有一定数量的生产机械对拖动系统 中的电动机要求是，既能正转，又能反转，且 在减速和停车时还要求产生制动转矩，以缩短 制动时间，这就出现了可逆直流调速系统。
环流可以分为两大类：
❖(1)静态环流 当晶闸管装置在一定的控制角 下稳定工作时，可逆线路中出现的单方向流动 的环流叫静态环流。静态环流又可分为直流环 流和脉动环流。
❖(2)动态环流 系统稳态运行时并不存在，只 在系统处于过渡过程中出现的环流，叫作动态 环流。
因篇幅有限，这里只对系统影响较大的静 态环流作定性分析。下面以反并联线路为例来 分析静态环流。
2.晶闸管装置的两种工作状态
晶闸管装置也有两种工作状态，一种是整 流状态，另一种是逆变状态。下面结合一个具 体实例说明如下：
由一组晶闸管组成的全控整流电路中，电 动机带的是位势性负载，如图3―4所示。当控 制角α<900时，晶闸管装置直流侧输出的理想 空载电压Ud0为正，且Ud0>E，所以能输出整流 电 如流图I3d―，4使（电a）动所机示产。生这电时动电转能矩从而交将流重电物网提经升， 晶闸管装置输送给电动机，晶闸管装置处于整 流状态。
第4章 可逆控制和弱磁控制的直流调速系统
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。 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。
图4-1 调速系统的四象限运行
4.1 直流PWM可逆调速系统
PWM变换器电路有多种形式，可分为不可逆与 可逆两大类， 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。 如果要求转速反向，需要改变PWM变换器输出 电压的正负极性，使得直流电动机可以在四象限 中运行，由此构成了可逆的PWM变换器-直流电 动机系统。
图4-7 单组V-M系统带位能性负载时的整流和逆变状态 (a)提升工作，整流状态 (b)下放工作，逆变状态 (c)机械特性
α>90°，Ud0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，只有靠重物本 身的重量下降，迫使电机反转，产生反向的电动 势-E。 当|E|>|Ud0|时，产生Id，因而产生与提升重物同方 向的转矩，起制动作用，使重物平稳下降。 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，通过晶闸管装 置V回馈给电网，V则工作于有源逆变状态，VM系统运行于第Ⅳ象限。
U d 0 f U d 0 max cos f U d 0r U d 0 max cos r 当环流为零时，应有 cos r cos f 或 r f 180 （4-5）
可逆直流调速系统
摘要：根据整流装置的不同，直流可逆调速系统可分为V-M可逆调速系统和PWM 可逆调速系统。
讨论了晶闸管直流调速系统可逆运行方案，介绍了有环流控制的可逆V-M系统和无环流控制的可逆V-M系统。
除了由晶闸管组成的相控直流电源外，直流电机还可以采用全控器件（IGBT，MOSFET，GTR等）组成的PWM变换器提供直流电源，其特点是开关频率明显高于可控硅，因而由PWM组成的直流调速系统有较高的动态性能和较宽的调速围。
PWM变换器把恒定的直流电源变为大小和极性均可调直流电源，从而可以方便的实现直流电机的平滑调速，以及正反转运行。
由全控器件构成的PWM变换器，由于开关特性，因此其电枢的电压和电流都是脉动的，其转速和转矩必然也是脉动的。
关键词：可逆直流调速，PWM变换器，环流。
目录1.晶闸管直流调速系统可逆运行41.1可逆直流调速系统分类41.2晶闸管-电动机系统的回馈制动72.有环流的可逆调速系统102.1可逆系统中的环流102.2直流平均环流与配合控制112.3瞬时脉动环流及其抑制112.4直流可调速系统的制动过程分析132.5可控环流可逆调速系统143.无环流可逆调速系统153.1逻辑控制无环流调速系统164.可逆直流脉宽调速系统（PWM可逆系统）174.1可逆PWM变换器的工作原理175.总结191.晶闸管直流调速系统可逆运行有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。
改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向，这本来是很简单的事。
然而当电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，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统。
中、小功率的可逆直流调速系统多采用由电力电子功率开关器件组成的桥式可逆PWM 变换器。
功率较大的直流调速系统多采用V-M 电源，由于晶闸管的不可控关断特性，其可逆调速系统相对较为复杂。
V-M系统的主要问题 和直流脉宽调速系统的主要问题
2
• 瞬时电压平衡方程
+
R
L
_
Ud0
Id
+
E
_
did ud0 E id R L dt
式中 E — 电动机反电动势（V）； id — 整流电流瞬时值（A）； L — 主电路总电感（H）； R — 主电路等效电阻（）， R = Rrec + Ra + RL。
(1- 4)
5
2
空载整流电压平均值Ud0
14
2 （1）电流连续情况
1 1 m π n (U d 0 I d R) ( U m sin cos I d R) Ce Ce π m
n
如图，改变 ，得一族 平行直线。这和G-M系 统的特性很相似。图 中电流较小的部分画 成虚线，表明这时电 流波形可能断续，上 式不再适用了。 说明：只要电流连续， 晶闸管可控整流器就 可以看成是一个线性 的可控电压源。
U d Ks U c
(1-12)
图1-13 晶闸管触发与整流装置的输入-输出 特性和的测定
20
2 Ks 根据装置的参数估算
晶闸管触发和整流装置的放大系数估算
若不可能实测特性，只好根据装置的参数估算。
例如：
设触发电路控制电压的调节范围为 Uc = 0~10V 相对应的整流电压的变化范围是 Ud = 0~220V
三相半波
三相全波
六相半波
2U 2
3 1.17U 2 cos
6U 2
6 2.34U 2 cos
2U 2
6 1.35U 2 cos
* U2 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。
7
2
• 整流与逆变状态
第4章_第2讲V-M可逆直流调速系统
fmin
Uc
（5）最小逆变角限制 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，必须在控制电路中采用限幅作用，形成
最小逆变角min保护。与此同时，对 角也实
施 min 保护，以免出现 Ud0f > Ud0r 而产生直流 平均环流。通常取
(a)正组整流Βιβλιοθήκη 动运行(b)反组逆变制动运行
（3）. 两组晶闸管装置反并联的整流和逆变
n
整流状态： V-M系统工作在第一 象限。 逆变状态： V-M系统工作在第二 象限。
-Id
反组逆变 回馈制动
正组整流 电动运动
Id
c) 机械特性运行范围
（4）. 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。这样，采 用两组晶闸管装置的反并联，就可实现电动 机的四象限运行。 归纳起来，可将可逆线路正反转时晶闸管 装置和电机的工作状态列于表4-1中。
Ud0 = －Ud0 max cos
（4-2）
（2）. 单组晶闸管装置的有源逆变
单组晶闸管装置供电的V-M系统在拖动起重机类型的负 载时也可能出现整流和有源逆变状态。 R
+ a）整流状态：提升重物， 90°,Ud0 E，n 0 V + n P 由电网向电动机提供能量。 E -Ud0 M b）逆变状态：放下重物 90°，Ud0 E，n 0 Id 由电动机向电网回馈能量。 α>90°，Ud0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，只有靠 重物本身的重量下降，迫使电机反转，产生反 R 向的电动势-E。 V 当|E|>|Ud0|时，产生Id，因而产生与提升重 P 物同方向的转矩，起制动作用，使重物平稳下 -Ud0 E M -降。 n + + 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，通过晶闸 管装置V回馈给电网，V则工作于有源逆变状态， V-M系统运行于第Ⅳ象限。
电机驱动与调速第46讲VM调速系统
补偿控制只能补偿负载扰动，对其他扰动的作用可能是坏的。
而负反馈控制对一切包含于负反馈环内前向通道上的扰动都 起 抑制作用。故补偿控制不如反馈控制好。
6
（3）单闭环无静差V-M调速系统
采用PI（比例—积分）调节器能实现静态无差，解决动态稳 定 性、快速性和静态精度之间的矛盾。
图7-4 单闭环无静差V-M调速系统
7
2、双闭环V-M调速系统 带电流截止负反馈的双闭环无静差调速系统如图7-5所示。
图7-5 带电流截止负反馈的双闭环无静差调速系统
8
图7-6 带电流截止负反馈调速系统的挖土机特性
电流负反馈被截止时相当于图中n0A段，它就是闭环调速系统 本身的静态特性，显然较硬。
电流负反馈起作用时相当于图中的AB段，由于电流负反馈的 作 用，相当于在电枢回路中串入一个大电阻，因而稳态速降极大， 特 性急剧下垂，而电流变化较小。
9
3、可逆V-M调速系统 （1）接触器切换 正转时接触器KM1接通，直流电动机的电枢电流Ia从A流向B （如图7-7实线）； 反转时，KM2接通，直流电动机电枢电流从B流向A（如图7-7 虚 线）。由于电流换向，电动机实现正反转。
10
（2）晶闸管切换 正转时晶闸管1VS、4VS接通，直流电动机的电枢电流从A流向 B （如图图7-8实线）； 反转时2VS、3VS接通，直流电动机电枢电流从B流向A（如图 中 虚线）。由于电流换向，电动机实现正反转。
11
（3）采用两套晶闸管变流器的可逆线路
图7-9 采用两套晶闸管变流器的可逆V-M系统
因此须引入转速负反馈构成闭环调速系统。
直流调速系统概述
(2)弱磁调速（恒功率调速）
(3)电枢回路串电阻调速
※由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他 励电机的机械特性变软，所以在实际应用 中通常采用的是变电压调速。
• 晶闸管整流电路实现调压调速特点
优点：晶闸管整流装置经济、可靠，门极可直接 采用电子电路控制，响应速度为毫秒级。 缺点（1）由于晶闸管的单向导电性，它不允许电 流反向，给系统的可逆运行造成困难。 （2）当晶闸管导通角很小时，系统的功率因素很 低，并产生较大的谐波电流，从而引起电网电压 波动殃及同电网中的用电设备，造成“电力公 害”。
直流调速系统概述
概述
1.什么是调速？
将调节电动机转速，以适应生产要求的过程 称之为调速。
2.什么是调速系统？ 用于完成调速这一功能的自动控制系统就被 称为是调速系统。
3.为什么要调速？
电动机是用来拖动某种生产机械的动力设 备，所以需要根据工艺要求调节其转速。
比如：在加工毛坯工件时，为了防止工件 表面对刀具的磨损，因此加工时要求电机低 速运行。
5.直流调速应用
（1）无缝钢管生产
（3）纺织机
（2）造纸机
直流电机
一、直流电机结构
直流电机主要由定子和转子两大部分构成。 1.定子
主磁极：产生主磁场 ，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 定子 电刷装置：把直流电压和直流电流引入
机座和端盖：起支撑和固定作用。
2.转子（电枢）
转子
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。
平波 电抗
Ld
Id +
M Ud
-
RP2
调节器
+
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直流调速器V-M系统的可逆运行和回馈制动在调速系统中,电动机的转向不变。
然而许多生产机械都要求电动机既可以正转,又能反转,而且常常需要快速启动和制动。
这就需要调速系统具有四象限运行的特性。
例如,可逆轧机的主传动和压下装置,龙门刨床的往返运动,矿井卷扬机、电梯、吊车的升降,电气机车的运行等都需要电动机反向。
另外还有一类生产机械虽不需反向运行,但需要快速制动,例如薄板连轧的卷取机等。
根据直流电动机的工作原理,要想使电动机改变转向,则必须改变电磁转矩的方向,对于电动机的快速制动也要改变电磁转矩的方向。
而
对V-M系统用晶闸管整流装置供电,由于半导体元件的单向导电性,要想提供反向转矩,
则必须设置另外一组提供反向转矩的设备,即组成可逆系统
V-M系统的可逆线路
在调速系统中,要改变转速方向,则必须改变转矩方向,由转矩方程式T=KmΦId。
可知,要想改变转矩T的方向,有两种方法可以实现。
一是改变电动机电枢电流的方向,即改变电枢两端电压的方向。
二是改变励磁磁通方向,即改变励磁电流方向。
通过分析可以看出,V-M系统的可逆运行有两种控制方式,即电枢反接和励磁反接。
1.电枢反接可逆线路
电枢反接可逆线路有多种形式,不同性能要求的生产机械可选择不同的可逆线路。
对于
经常单方向运行,只是偶尔反转的生产机槭,可以选用一组晶闸管整流
装置对电动机供电
当需要反向时用有触点或无触点开关,改变加在电动机电枢上的电压的极性,方法简便可靠
如图3-1所示(图中忽略电动机励磁)
由图3-l(a)、(b)可见,因为晶闸管整流装置输出电压的方向不变,要想改变电枢两端电压方向,只需改变电枢回路开关的工作模式即可。
比较两种控制方式,有触点开关方案简单经济,但如果频繁正反向,其动作噪音大,寿命低,动态响应时间较长(0.2~0.5s)。
改用无触点开关,则可克服以上缺点,但线路较为复杂。
对于要求频繁反向的生产机械,经常采用的是两组晶闸管反并联供电的可逆线路,如图3-2(a)所示。
电动机正转时用VF供电,反转时用ⅤR供电。
正、反向运转时电动机工作在机械特性的Ⅰ、Ⅲ象限,如图3-2(b)所示。
两组晶闸管装置分别由两套控制设备控制,能够很灵活地控制电动机的启动、制动、升降速和反向。
从电路上看不允许两组整流装置同时处于整流状态(特殊控制要求除外),否则将造成电流直流短路。
因此对控制电路的要求比较严格。
这也是两组晶闸管装置组成
的反并联可逆线路面临的一个实际的问题。
ac两组晶闸管装置之间有两种基本的连接方式。
第一种是反并联线路,它的特点是两组整流装置的交流电源是共用的。
第二种是交叉连接,它的特点是两组整流装置分别由独立电源供电,如图3-3所示
2.励磁反接可逆线路
直流电动机的反向运行,除改变电枢电压极性外,也可以通过改变励磁磁通的方向使电动机反向,因此又有励磁反接的可逆线路,如图3-4所示。
电动机由一组整流装置供电,电枢电压(电流)是单方向的。
而励磁回路由两组晶闸管装置组成反并联线路对励磁绕组供电,VF提供正组i、VⅥR提供反组-i。
由于直流电动机的励磁功率约为电动机额定功率的(3~5)%。
虽然励磁回路的设备增加了,但因励磁回路容量小,对控制大容量电机来说,这种控制方式反而可以节约设备投资但是也必须考虑在电动机反向控制中不可忽略的一些问题。
由于励磁绕组的电感量较大,它在磁场反向的过程中,原方向磁场的减弱需要一个过程,建立反方向磁场也需要一个过程对于大容量电机来说,它的励磁时间常数可达几秒。
如果让励磁电流自然衰减或增大,那么励磁电流反向达到额定值大约需要
10s以上时间,显然动态响应太慢。
为了尽快建立起反向励磁电流,常用“强迫励磁”的方法,即在励磁反向的过程中加大反向励磁电压(一般为3-5倍额定值)迫使励磁电流迅速改变。
当电流达到额定值时将励磁电压降到正常值。
另外在反向过程中,当励磁电流从额定降到零,反向励磁电流由零升到额定值时,如果电动机电枢回
路有电流,那么将使电动机弱磁升速,这是不允许的。
所以在磁场反向的这段时间内,必须先把电枢电流降到零,等反向励磁建立起来后,再恢复电动机电枢电流。
这就増加了控制系统的复杂性。
这种方案只适
用于对快速性要求不高,并且正、反向不频繁的大容量可逆系统例如,卷扬机、电力机车等。