17_直流无刷电机的四象限运行
电机四象限运行
电机四象限运行电机四象限运行1、什么是单象限和4象限？以电动机的转速为纵座标轴，以转矩为横座标轴建立的直角坐标系，用来描述电动机的四种运转状态，即正向电动，回馈发电制动，反接制动，以及反向电动四种运转状态。
每一种状态的机械特性曲线分别在直角坐标系的四个象限。
如果装置只能满足电动机的电动运转状态，那么它就是单象限的。
如果装置驱动在电动状态时，能够从电动状态进入第二象限运行，也能从电动状态进入第四象限运行，那么装置是四象限的。
单象限装置只能正向电动，或反向电动，不能从电动运行进入再生发电运行。
2、关于控制器的象限和电机的象限：单象限：能量只能单向流动。
四象限：能量可以双向流动。
电机和变频器都有自己的象限，不要搞混了。
*电机的单象限运行，指电机电动运行。
四象限指发电运行。
*变频器的单象限运行，指能量从电网进入变频器。
四象限指能量还可以回馈电网。
可能有这种情况：a.单象限运行的变频器带四象限运行的电机。
电机发电的能量提升了母线电压，或在制动单元消耗掉。
b.单象限的直流调速换向麻烦，需要改变励磁或电枢的正负来实现反转。
四象限的直流调速有两组整流桥，输出方向相反，正转时其中一组工作，反转时另一组工作。
需要注意的主要是换向的时间问题：对于单象限的调速器，当电机需要反转时，要加时间继电器。
无论是改变励磁方向还是改变电枢方向，都必须等待一段时间，就是说不允许工作中突然换向。
因为励磁线圈和电枢线圈通的都是直流电，需要时间来释放能量，如果换向太快将会把整流桥反向击穿。
而四象限的调速器不存在此问题，因为两组整流桥方向相反，当一组停止输出时，另一组正好可以给电机释放能量。
3、关于变频器和直流调速器的互换：从理论上讲，磁场矢量控制的交流电机变频装置，完全可替代直流调速系统，当然要实现4象限运行，IGBT和整流二极管都要反并联，以实现电流的反向。
电机也要求有速度反馈，如测速发电机或者码盘等，另外还要根据负载的特性，选择电动机的恒扭矩和恒功率的调速范围。
电机的四象限运行
电机的四象限运行
对电机工作象限的分析有助于日常的调试工作或者问题的解决。
我们先来看下电机的四象限运行时，转矩和转速的关系：
从上图可以看出，电机是有四个象限的，电机什么时候工作在哪个象限呢？在第一象限时，电机的转速和转矩都是正的，此时工作在正转电动状态；
在第二象限时，电机的转速是正的，转矩都是负的，此时工作在正转发电状态；在第三象限时，电机的转速和转矩都是负的，此时工作在反转电动状态；
在第四象限时，电机的转速是负的，转矩都是正的，此时工作在反转发电状态。
那么，了解电机四象限运行的状态有什么作用呢？
对于电机工作于第几象限的分析，有助于我们更好的进行电气控制设计，提前解决可能面临的问题。
在非常多的场合，由于电机在制动过程中，电机处于发电状态，此时电机相当于一个发电机，电能反馈到变频器，到达直流母线两端，根据变频器的基本原理，此时直流电线上的电容开始充电，但一旦电容消耗不了，反馈电压高于母线阀值，此时变频器就会报警。
直流母线电压过高，如何解决呢？
此时我们可以通过增加制动电阻，通过其做功来消耗，这就是为什么有些场合需要增加制动电阻的目的。
关于电机工作象限的分析，深入进去能够找到很多问题的解决办法，如行吊，起重，卷扬机等这类设备如果不进行分析，会导致重大安全问题等。
直流他励电动机四象限运行
直流电动机四象限机械特性测试一．实验目的本实验通过对直流电动机四象限机械特性的测试时学生对直流电动机的基本特性以及四象限工作状态有更深入的了解，进而掌握直流电动机的认为特性及其在调速国策和那个中的应用方式，同时锻炼学僧的分析问题解决问题能力和独立工作的能力。
二．实验内容测试直流电动机四个象限的机械特性，包括设备选择，拖动及负载电动机的选择，调速方式，参数调整，接线以及数据测试和曲线的绘制等。
三．实验要求1）第一象限固有特性电动状态测量4个稳定工作点2）第二象限回馈状态（电压可适当降低）测量4个稳定工作点3）第二象限电动势反接制动（最大电流设为1.5倍的In）测量3个工作点4）第二象限能耗制动（最大电流设1.5In)测量三个工作点，可以接反抗性负载5）第三象限反向电动状态（类同一象限）6）第四象限能耗制动测量4个稳定工作点7）第四象限倒拉反转测量4个稳定工作点8）要求写清实验步骤，并记录数据四．实验步骤1 第一象限的固有特性1.1 实验原理在电源电压U =Un，气隙磁通Ф=ФN，电枢外串电阻RΩ=0时，n =ƒ(T )的机械特性，其数学表达式为：特性表达式 T n TC C R C U n N T e a N e N ⋅-=Φ-Φ=β02机械转速N e N C U n Φ=0 斜率2N T e aC C R Φ=β空载1.2 实验步骤（１）按照实验接线图连接号电路，R1：电枢调节电阻（MEL-09）Rf ：磁场调节电阻（Ｍｅｌ－０９） Ｍ：直流并励电动机Ｍ０３ Ｇ：涡流测功机Ｕ１：可调直流稳压电源 Ｕ２：直流电机励磁电源Ｖ１：可调直流稳压电源自带电压表Ｖ２：直流电压表，量程为３６０ｖ档，位于ＭＥＬ－６（有的时候其实不用这个表，为了 实验的安全性和调速还是加上） Ａ：测电枢电流的安培表，ｍＡ：毫安表，位于直流电机励磁电源部（２）检查M ，G 之间是否用联轴器接好，电机导轨和MEL-13的连线是否接好，电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，极性是否正确。
电力电子_直流电机四象限运行
第一象限仿真图
注意：正组晶闸管两端取上正下负 电机正转为上正下负
所以，第一象限为整流状态
第一象限仿真波形
α=30°
电机正转为上正下负
所以，第二象限为逆变状态
第二象限仿真波形
β=30°
β=60°
第三象限仿真图
第三象限仿真波形
α=30°
a=60°
第四象限仿真图
第四象限仿真波形
α=30°
a=60°
总结
第一象限，正组桥工作在整流状态 第二象限，反组桥工作在逆变状态 第三象限，反组桥工作在整流状态 第四象限，正组桥工作在逆变状态
直流电机四象限运行
主讲： 组员：
下面将以三相全控桥的无环流接线为例 阐述其工作原理：
由于一三象限，二四象限工作时，工作 的原理、波形等都非常类似，是属于同 一种工作方式，所以以一二象限为主讲 对象。并且假设在任何时间内，两组变 流器只有一组投入工作。 第一象限 第二象限 第三象限 第四象限
伺服无刷直流电机四象限运行控制问题综述
ＩＪ 引 置
无 刷 直 流 电 机 （Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ Ｍｏｔｏｒ，ＢＬＤＣＭ） 的运 行 有 很 多 优 势 ：动 态 响 应 较 好 ，控 制 简 单 ， 可靠 性高 ，在 多领域 有广 泛应 用 。特别 是 近些年 来 国 家 提 倡 研 究 新 能 源 汽 车 、 全 电 飞 机 、多 电飞 机 等 等 ，无 刷 直 流 电 机 的研 究 方 兴 未 艾 。和 直 流 有 刷 电 机 相 比 ，ＢＬＤＣＭ 没 有 机 械 换 向器 ，无 换 向 火花 ，具有较高 的效率 和 可靠 性 ¨Ｉ２ Ｊ。和 感应 电 机相 比 ，ＢＬＤＣＭ 效率较高 ，定转子绕组不 需要复 杂 的 矢 量 变 换 。和 永 磁 同 步 电机 相 比 ，ＢＬＤＣＭ 具 有 出力更大 ，动态性 能更 好 ，功 率密 度更 高 ，结 构及 控制方式更 简单 ３ Ｊ，调速 特性好 等特 点 。但 是也 有 其 不 足 之 处 Ｊ，由于 ＢＬＤＣ 大 ，起动转速 高 ，转 速调 整率 小 ，这些 因 素导致
１ 无刷直流 电机 四象 限运行拓扑
１．１ 降压 式功 率拓 扑 Ｒ．Ｋｒｉｓｈｎａｎ和 Ｐ．Ｖｉｊａｙｒａｇｈａｖａｎ提 出一 种 降 压
式 功率 拓 扑 ，如 图 １。该 拓 扑 由 四 个 功 率 开 关 管 和 四个 二极 管 组 成 。开 关 管 、二 极 管 Ｄ、 电感 Ｌ 和电容 ｃ组成降压 斩波 电路 ，使施 加在 电机 绕组 上 的 电 压 可 调 。 每 相 只 有 一 个 开 关 管 ，相 电 流 只 能单 向流 动。 是 降压 斩 波 电路 的输 出电压 ， 是母 线 电 压 。
了 ＢＬＤＣＭ 在 伺 服 控 制 领 域 应 用 较 少 一 。 目前 公 开 文 献 国 内 外 关 于 无 刷 电 机 四 象 限运 行 ，通 常 将 无 刷 电 机 的 电 动 运 行 和 发 电 运 行 分 开 研 究 ，很 多是 基 于 功 率 拓 扑 的 研 究 ，例 如 国 外 学 者 Ｒ． Ｋｒｉｓｈｎａｎ提 出 的 系 列 功 率 拓 扑 。本 文 主 要 对 四 象 限运 行 控 制 技 术 展 开 综 述 。
电动机四象限运行
电机四象限运行1、什么是单象限和4象限？以电动机的转速为纵座标轴，以转矩为横座标轴建立的直角坐标系，用来描述电动机的四种运转状态，即正向电动，回馈发电制动，反接制动，以及反向电动四种运转状态。
每一种状态的机械特性曲线分别在直角坐标系的四个象限。
如果装置只能满足电动机的电动运转状态，那么它就是单象限的。
如果装置驱动在电动状态时，能够从电动状态进入第二象限运行，也能从电动状态进入第四象限运行，那么装置是四象限的。
单象限装置只能正向电动，或反向电动，不能从电动运行进入再生发电运行。
左半部是众所周知的可逆变频器原理图，各位同行一看便知。
而右半部分电机分别处于四象限运行的转矩方向和转速方向（也是旋转方向）图。
现简单分析如下：当电机通常是处于处于第一象限运行，我们称其为正转（顺时针反向）电动状态，电动机通过变频器以不同的转速从电网吸收电能，并将其转换为机械能。
电动机的电动转矩和旋转反向一致，也是顺时针方向。
负载机械转矩和电动机电动转矩相反，当电动转矩大于负载转矩时，电动机升速，当电动转矩等于负载转矩时，电机匀速运转。
当我们电机处于某一转速运行在第一象限运行时，当变频器的给定频率突然变小，不管变频器的减速参数如何设定，只要是频率下降减速度大于电动机带负载的惯性减速速率，那么电机由电动状态变为发电状态，它将机械动能通过逆变模块的续流二极管并由制动单元控制向制动电阻放电，将机械能通过制动电阻发热耗掉，这时电机运转方向仍为正转（顺时针），而电机的电动转矩方向和第一象限相反，也就是和转动方向相反（逆时针），电动机对机械负载起制动作用，使得电机运转减速度加快。
我们称其为发电能耗制动状态，如果具有回馈制动单元的话，它可以将机械能通过回馈制动单元向电网回馈。
第三象限和第一象限过程相同，只不过电动转矩和旋转方向分别相反。
而第四象限和第二象限过程相同，也只不过是电动转矩和旋转方向分别相反。
2、关于控制器的象限和电机的象限：单象限：能量只能单向流动。
【精品】直流他励电动机四象限运行
直流电动机四象限机械特性测试一．实验目的本实验通过对直流电动机四象限机械特性的测试时学生对直流电动机的基本特性以及四象限工作状态有更深入的了解，进而掌握直流电动机的认为特性及其在调速国策和那个中的应用方式,同时锻炼学僧的分析问题解决问题能力和独立工作的能力。
二．实验内容测试直流电动机四个象限的机械特性，包括设备选择，拖动及负载电动机的选择，调速方式，参数调整,接线以及数据测试和曲线的绘制等。
三．实验要求1）第一象限固有特性电动状态测量4个稳定工作点2）第二象限回馈状态（电压可适当降低）测量4个稳定工作点3）第二象限电动势反接制动（最大电流设为1.5倍的In)测量3个工作点4）第二象限能耗制动（最大电流设 1.5In）测量三个工作点,可以接反抗性负载5）第三象限反向电动状态（类同一象限）6）第四象限能耗制动测量4个稳定工作点7）第四象限倒拉反转测量4个稳定工作点要求写清实验步骤,并记录数据四．实验步骤1第一象限的固有特性1。
1实验原理在电源电压U=Un，气隙磁通Ф=ФN，电枢外串电阻RΩ=0时，n=ƒ(T)的机械特性，其数学表达式为：特性表达式TnTCCRCUnNTeaNeN⋅-=Φ-Φ=β2机械转速NeNCUnΦ=斜率2NTeaCCRΦ=β空载1。
2实验步骤（１）按照实验接线图连接号电路，R1：电枢调节电阻（MEL—09）Rf：磁场调节电阻（Ｍｅｌ－０９）Ｍ：直流并励电动机Ｍ０３Ｇ：涡流测功机Ｕ１：可调直流稳压电源Ｕ２：直流电机励磁电源Ｖ１：可调直流稳压电源自带电压表Ｖ２：直流电压表，量程为３６０ｖ档，位于ＭＥＬ－６(有的时候其实不用这个表,为了实验的安全性和调速还是加上）Ａ：测电枢电流的安培表，（２）ｍＡ:毫安表,位于直流电机励磁电源部（３）检查M，G之间是否用联轴器接好，电机导轨和MEL—13的连线是否接好,电动机励磁回路接线是否牢靠,仪表的量程，极性是否正确。
（４）将直流电枢调节电阻R1跳到最大,磁场调节电阻跳到最小，转矩设定器逆时针调到底。
电机四象限
电机四象限电机四象限是指在电机运行过程中，根据电机的转速和负载转矩的正负关系，将电机运行状态划分为四个象限。
每个象限代表了不同的运行情况和特点，对于电机的控制和运行参数的选择具有重要意义。
第一象限：正转负载区第一象限是指电机以正转速运行，同时承受正向转矩负载的区域。
在这个区域中，电机输出功率为正，表示电机正在正常工作。
这种情况下，电机承受的负载转矩与电机输出转速呈正相关关系，负载转矩越大，电机输出转速越低。
第二象限：反转负载区第二象限是指电机以反转速运行，同时承受正向转矩负载的区域。
在这个区域中，电机输出功率为负，表示电机正在反转运行。
和第一象限类似，电机承受的负载转矩与电机输出转速呈正相关关系，负载转矩越大，电机输出转速越低。
第三象限：反转正载区第三象限是指电机以反转速运行，同时承受负向转矩负载的区域。
在这个区域中，电机输出功率为正，表示电机正在反转运行。
这种情况下，电机承受的负载转矩与电机输出转速呈负相关关系，负载转矩越大，电机输出转速越高。
第四象限：正转正载区第四象限是指电机以正转速运行，同时承受负向转矩负载的区域。
在这个区域中，电机输出功率为负，表示电机正在正常工作。
和第三象限类似，电机承受的负载转矩与电机输出转速呈负相关关系，负载转矩越大，电机输出转速越高。
电机四象限的划分对于电机的控制和运行具有重要意义。
根据不同象限的特点，可以选择合适的控制策略和运行参数，以实现电机的高效工作和稳定运行。
例如，在第一象限中，可以根据负载转矩的大小来调整电机的输出转速，以保持电机的工作在最佳点上；在第二象限中，可以通过改变电机的运行方向来满足不同的工作需求；在第三象限中，可以根据负载转矩的变化来调整电机的输出转速，以实现精确的运动控制；在第四象限中，可以通过改变电机的运行方向和负载转矩的大小来实现不同的工作任务。
电机四象限是电机运行状态的划分，代表了不同的运行情况和特点。
了解和理解电机四象限的意义，可以帮助我们选择合适的控制策略和运行参数，以实现电机的高效工作和稳定运行。
电机四象限运行
电机四象限运行1、什么是单象限和4象限？以电动机的转速为纵座标轴，以转矩为横座标轴建立的直角坐标系，用来描述电动机的四种运转状态，即正向电动，回馈发电制动，反接制动，以及反向电动四种运转状态。
每一种状态的机械特性曲线分别在直角坐标系的四个象限。
如果装置只能满足电动机的电动运转状态，那么它就是单象限的。
如果装置驱动在电动状态时，能够从电动状态进入第二象限运行，也能从电动状态进入第四象限运行，那么装置是四象限的。
单象限装置只能正向电动，或反向电动，不能从电动运行进入再生发电运行。
2、关于控制器的象限和电机的象限：单象限：能量只能单向流动。
四象限：能量可以双向流动。
电机和变频器都有自己的象限，不要搞混了。
*电机的单象限运行，指电机电动运行。
四象限指发电运行。
*变频器的单象限运行，指能量从电网进入变频器。
四象限指能量还可以回馈电网。
可能有这种情况：a.单象限运行的变频器带四象限运行的电机。
电机发电的能量提升了母线电压，或在制动单元消耗掉。
b.单象限的直流调速换向麻烦，需要改变励磁或电枢的正负来实现反转。
四象限的直流调速有两组整流桥，输出方向相反，正转时其中一组工作，反转时另一组工作。
需要注意的主要是换向的时间问题：对于单象限的调速器，当电机需要反转时，要加时间继电器。
无论是改变励磁方向还是改变电枢方向，都必须等待一段时间，就是说不允许工作中突然换向。
因为励磁线圈和电枢线圈通的都是直流电，需要时间来释放能量，如果换向太快将会把整流桥反向击穿。
而四象限的调速器不存在此问题，因为两组整流桥方向相反，当一组停止输出时，另一组正好可以给电机释放能量。
3、关于变频器和直流调速器的互换：从理论上讲，磁场矢量控制的交流电机变频装置，完全可替代直流调速系统，当然要实现4象限运行，IGBT和整流二极管都要反并联，以实现电流的反向。
电机也要求有速度反馈，如测速发电机或者码盘等，另外还要根据负载的特性，选择电动机的恒扭矩和恒功率的调速范围。
牵引用永磁无刷直流电机的四象限运行控制
（ ｏｌ ｅｏ ｒｎ， ｏｔｗ ｓ ｒ ｏ ｔｃ ｎ ａ Ｕ ｉｅ ｉ， ｉ８ １０ ２ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｉｅ Ｎ ｒ ｅｔ ｎＰｌ ｅｈ ｉ ｌ ｎｖｒ ｔ Ｘ ’１７ ０ ７ ， ｈｎ） ｅ Ｍａ ｈ ｅ ｙ ｅ ｓｙ １
ｃ ｎｒ ｌｉ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ Ｔ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｐ ｃ ｌ ｒｔ ｎ ｅ ｉｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｈ ｓ ｂ ｕ ｈ ｅ ｓ Ｄ ｔｒ ｓ ｓｅ ａ ｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ Ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｏ ｔ ｓ ｅ ｅｏ ｏ ｅ ． ｈ ｔ ｔ ｒ ｕ ｅ ｕ ｉ ｉ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｔ ｏ ｆ ｔｉ ｒ ｓ ｌ ｓ Ｃ ｍｏｏ ｙ ｔｍ Ｉ ｎｒ ｕ ｅ ． ｈ ｙ ｔｍ ａ ｙ ｏ ｓｒ ｃ ｒ ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ ａ ｄ ｔ ｅ４ ｑ ａ ｒ ｎ ｏ ｔ ｌｐ ｉ ｃｐ ｅ ｉ ａ ａｙ ｅ ． ｔ ｉ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ｎｒ ｌ ｔ ｏ ｓ ｒ ｔ ｎ ｙ ｐ ｏｏ ｙ ｅ ｔｕ ｔ ｅ ｉ ｒｓ ｎ ｅ ｎ ｈ － ｕ ｄ ａ ｔｃ ｎｒ ｒｎ ｉ ｌ ｓ ｎ ｌｚ ｄ Ｉ ｓ ｈ ｗｎ ｔ ａ ｈ ｏ ｔ ｈ ｄ ｉ ａ ｉ ａ ｂ ｒ ｔｔｐ ｕ ｏ ｏ ｍｅ ｏｌ
Ｖ３
－
能量 回馈持续发电制动直至停车。 针对轨道车辆的使用要求 ， 究 了牵 引用 的稀土永磁 无刷 研 直流 电机 系统 ， 仅效率高 ， 不 而且具 有 四象 限运行工作 的能力 ， 实现了既能作正反转 电动运行 输 出动 力 ， 又能作 正反转 的发 电
制动能量 回馈。
Ｖ４． Ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆｃｔ ａｌ ａ ｅ ｉｌ ， ａ ｅ ｅ ｒ ｅｍａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔｂ ｕ ｈ ｅ ｓ ＤＣ ｍｏ ｏ ｆ４ ｑ ａ ｒｎ ｓ ｒ ｃ ： ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｈ ｒ ｃｅｉ ｉ ｏ ｉ ｒ ｉ ｙ ｖ ｈ ｃｅ ａ ｒ — ａ ｔ ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｔ ｒｏ － ｕ ｄ ａ ｔ ｓｃ ｙ ｗ ｒ ｈ
电机四象限运行
电机四象限运行1、什么是单象限和4象限？以电动机的转速为纵座标轴，以转矩为横座标轴建立的直角坐标系，用来描述电动机的四种运转状态，即正向电动，回馈发电制动，反接制动，以及反向电动四种运转状态。
每一种状态的机械特性曲线分别在直角坐标系的四个象限。
如果装置只能满足电动机的电动运转状态，那么它就是单象限的。
如果装置驱动在电动状态时，能够从电动状态进入第二象限运行，也能从电动状态进入第四象限运行，那么装置是四象限的。
单象限装置只能正向电动，或反向电动，不能从电动运行进入再生发电运行。
2、关于控制器的象限和电机的象限：单象限：能量只能单向流动。
四象限：能量可以双向流动。
电机和变频器都有自己的象限，不要搞混了。
*电机的单象限运行，指电机电动运行。
四象限指发电运行。
*变频器的单象限运行，指能量从电网进入变频器。
四象限指能量还可以回馈电网。
可能有这种情况：a.单象限运行的变频器带四象限运行的电机。
电机发电的能量提升了母线电压，或在制动单元消耗掉。
b.单象限的直流调速换向麻烦，需要改变励磁或电枢的正负来实现反转。
四象限的直流调速有两组整流桥，输出方向相反，正转时其中一组工作，反转时另一组工作。
需要注意的主要是换向的时间问题：对于单象限的调速器，当电机需要反转时，要加时间继电器。
无论是改变励磁方向还是改变电枢方向，都必须等待一段时间，就是说不允许工作中突然换向。
因为励磁线圈和电枢线圈通的都是直流电，需要时间来释放能量，如果换向太快将会把整流桥反向击穿。
而四象限的调速器不存在此问题，因为两组整流桥方向相反，当一组停止输出时，另一组正好可以给电机释放能量。
3、关于变频器和直流调速器的互换：从理论上讲，磁场矢量控制的交流电机变频装置，完全可替代直流调速系统，当然要实现4象限运行，IGBT和整流二极管都要反并联，以实现电流的反向。
电机也要求有速度反馈，如测速发电机或者码盘等，另外还要根据负载的特性，选择电动机的恒扭矩和恒功率的调速范围。
17_直流无刷电机的四象限运行
No.17 直流无刷电机的四象限运行1 直流无刷电机运行的特点（1）输出转矩的极性取决于相位而不取决于相序直流无刷电机输出转矩的极性取决于转矩指令的极性。
正转矩指令时输出与电机正方向相同的正转矩，负转矩指令时，三相电流翻转180°，输出与电机正方向相反的负转矩。
●正转矩指令时：三相绕组的转矩常数为（绕组相序为ACB）：KT A=KT Phase²Sin(θ)KT B=KT Phase²Sin(θ-240)KT C=KT Phase²Sin(θ-120)三相定子电流：I A=I Peak²Sin(θ)I B=I Peak²Sin(θ-240)I C=I Peak²Sin(θ-120)三相绕组产生的转矩：T A=KT A²I A=KT Phase²I Peak²Sin2(θ)T B=KT B²I B=KT Phase²I Peak²Sin2(θ-240)T C=KT C²I C=KT Phase²I Peak²Sin2(θ-120)电动机产生的总的转矩：等于三相绕组产生的转矩之和Tm= T A + T B + T CTm= KT Phase²I Peak²[ Sin2(θ)+ Sin2(θ-240)+ Sin2(θ-120)]Tm= KT Phase²I Peak²1/2²[1-Cos(2θ)+ 1-Cos(2θ-240)+ 1-Cos(2θ-120)]Tm=3/2²KT Phase²I Peak●负转矩指令时：三相电流翻转180°三相定子电流（相序为ACB）：I A=I Peak²Sin(θ-180) = -I Peak²Sin(θ)I B=I Peak²Sin(θ-240-180) = -I Peak²Sin(θ-240)I C=I Peak²Sin(θ-120-180) = -I Peak²Sin(θ-120)三相绕组产生的转矩：T A=KT A²I A= -KT Phase²I Peak²Sin2(θ)T B=KT B²I B= -KT Phase²I Peak²Sin2(θ-240)T C=KT C²I C= -KT Phase²I Peak²Sin2(θ-120)电动机产生的总的转矩：等于三相绕组产生的转矩之和Tm= T A + T B + T CTm= -KT Phase²I Peak²[ Sin2(θ)+ Sin2(θ-240)+ Sin2(θ-120)]Tm= -KT Phase²I Peak²1/2²[1-Cos(2θ)+ 1-Cos(2θ-240)+ 1-Cos(2θ-120)]Tm= -3/2²KT Phase²I Peak输出转矩的极性与正转矩指令时相反，但三相电流的相序没有改变。
什么是电机的四象限运行
什么是电机的四象限运行单独对于电机来说，所谓四象限是指其运行机械特性曲线在数学轴上的四个象限都可运行。
第一象限正转电动状态，第二象限回馈制动状态，第三象限反转电动状态，第四象限反接制动状态。
能够具有使得电机工作在四象限的变频器才称得上四象限变频器。
在上个世纪80年代末，交流变频调速逐渐登上了工业传动调速方式的历史舞台。
变频调速在调速范围、调速精度、控制灵活、工作效率、使用方便等方面都有很大的优点，使变频调速成为最有发展前途的一种交流调速方式。
普通的变频器大都采用二极管整流桥将交流电转化成直流，然后采用IGBT逆变技术将直流转化成电压频率皆可调整的交流电控制交流电动机。
这种变频器只能工作在电动状态，所以称之为两象限变频器。
由于两象限变频器采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动，所以没有办法将电机回馈系统的能量送回电网。
在一些电动机要回馈能量的应用中，比如电梯，提升，离心机系统，只能在两象限变频器上增加电阻制动单元。
将电动机回馈的能量消耗掉。
另外，在一些大功率的应用中，二极管整流桥对电网产生严重的谐波污染。
IGBT功率模块可以实现能量的双向流动，如果采用IGBT做整流桥，用高速度、高运算能力的DSP产生PWM控制脉冲。
一方面可以调整输入的功率因数，消除对电网的谐波污染，让变频器真正成为“绿色产品”。
另一方面可以将电动机回馈产生的能量反送到电网，达到彻底的节能效果。
四象限变频器的典型应用是具有位势负载特性的场合，例如提升机，机车牵引，油田磕头机，离心机等。
在一些大功率的应用中，也需要四象限变频器以减小对电网的谐波污染。
以提升机的应用为例，当提升重物时，四象限变频器拖动电机克服重力做工，电动机处于电动状态。
当下放重物时，逆变侧产生励磁电流，重力牵引电机发电，电动机处于发电状态。
势能转化为电能通过整流侧回馈的电网。
电机四象限运行
电机四象限运行1、什么是单象限和4象限？以电动机的转速为纵座标轴，以转矩为横座标轴建立的直角坐标系，用来描述电动机的四种运转状态，即正向电动，回馈发电制动，反接制动，以及反向电动四种运转状态。
每一种状态的机械特性曲线分别在直角坐标系的四个象限。
如果装置只能满足电动机的电动运转状态，那么它就是单象限的。
如果装置驱动在电动状态时，能够从电动状态进入第二象限运行，也能从电动状态进入第四象限运行，那么装置是四象限的。
单象限装置只能正向电动，或反向电动，不能从电动运行进入再生发电运行。
2、关于控制器的象限和电机的象限：单象限：能量只能单向流动。
四象限：能量可以双向流动。
电机和变频器都有自己的象限，不要搞混了。
*电机的单象限运行，指电机电动运行。
四象限指发电运行。
*变频器的单象限运行，指能量从电网进入变频器。
四象限指能量还可以回馈电网。
可能有这种情况：a.单象限运行的变频器带四象限运行的电机。
电机发电的能量提升了母线电压，或在制动单元消耗掉。
b.单象限的直流调速换向麻烦，需要改变励磁或电枢的正负来实现反转。
四象限的直流调速有两组整流桥，输出方向相反，正转时其中一组工作，反转时另一组工作。
需要注意的主要是换向的时间问题：对于单象限的调速器，当电机需要反转时，要加时间继电器。
无论是改变励磁方向还是改变电枢方向，都必须等待一段时间，就是说不允许工作中突然换向。
因为励磁线圈和电枢线圈通的都是直流电，需要时间来释放能量，如果换向太快将会把整流桥反向击穿。
而四象限的调速器不存在此问题，因为两组整流桥方向相反，当一组停止输出时，另一组正好可以给电机释放能量。
3、关于变频器和直流调速器的互换：从理论上讲，磁场矢量控制的交流电机变频装置，完全可替代直流调速系统，当然要实现4象限运行，IGBT和整流二极管都要反并联，以实现电流的反向。
电机也要求有速度反馈，如测速发电机或者码盘等，另外还要根据负载的特性，选择电动机的恒扭矩和恒功率的调速范围。
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No.17 直流无刷电机的四象限运行
1 直流无刷电机运行的特点
（1）输出转矩的极性取决于相位而不取决于相序
直流无刷电机输出转矩的极性取决于转矩指令的极性。
正转矩指令时输出与电机正方向相同的正转矩，负转矩指令时，三相电流翻转180°，输出与电机正方向相反的负转矩。
●正转矩指令时：
三相绕组的转矩常数为（绕组相序为ACB）：
KT A=KT Phase²Sin(θ)
KT B=KT Phase²Sin(θ-240)
KT C=KT Phase²Sin(θ-120)
三相定子电流：
I A=I Peak²Sin(θ)
I B=I Peak²Sin(θ-240)
I C=I Peak²Sin(θ-120)
三相绕组产生的转矩：
T A=KT A²I A=KT Phase²I Peak²Sin2(θ)
T B=KT B²I B=KT Phase²I Peak²Sin2(θ-240)
T C=KT C²I C=KT Phase²I Peak²Sin2(θ-120)
电动机产生的总的转矩：等于三相绕组产生的转矩之和
Tm= T A + T B + T C
Tm= KT Phase²I Peak²[ Sin2(θ)+ Sin2(θ-240)+ Sin2(θ-120)]
Tm= KT Phase²I Peak²1/2²[1-Cos(2θ)+ 1-Cos(2θ-240)+ 1-Cos(2θ-120)]
Tm=3/2²KT Phase²I Peak
●负转矩指令时：三相电流翻转180°
三相定子电流（相序为ACB）：
I A=I Peak²Sin(θ-180) = -I Peak²Sin(θ)
I B=I Peak²Sin(θ-240-180) = -I Peak²Sin(θ-240)
I C=I Peak²Sin(θ-120-180) = -I Peak²Sin(θ-120)
三相绕组产生的转矩：
T A=KT A²I A= -KT Phase²I Peak²Sin2(θ)
T B=KT B²I B= -KT Phase²I Peak²Sin2(θ-240)
T C=KT C²I C= -KT Phase²I Peak²Sin2(θ-120)
电动机产生的总的转矩：等于三相绕组产生的转矩之和
Tm= T A + T B + T C
Tm= -KT Phase²I Peak²[ Sin2(θ)+ Sin2(θ-240)+ Sin2(θ-120)]
Tm= -KT Phase²I Peak²1/2²[1-Cos(2θ)+ 1-Cos(2θ-240)+ 1-Cos(2θ-120)]
Tm= -3/2²KT Phase²I Peak
输出转矩的极性与正转矩指令时相反，但三相电流的相序没有改变。
（2）相序取决于电机旋转方向而不取决于转矩指令的极性
●三相定子绕组的相序规定为按电机正方向旋转的相序，称为正相序
●电机正方向旋转时，反馈计数为加计数，三相电流的相序为正相序
●电机负方向旋转时，反馈计数为减计数，三相电流的相序为负相序
由图可以看出：不是三相电流的相序决定电机的旋转方向，而是电机的旋转方向决定相序。
相序的改变，并不影响输出转矩的极性。
（3）电机的运行状态取决于电机输出转矩的极性
●输出转矩方向与旋转方向相同：电机运行在电动状态。
电机将输入的电能转换为机械能输出给
负载，其中一部分作为动能储存在系统中。
●输出转矩方向与旋转方向相反：电机运行在制动状态。
电机作为发动机运行，将系统储存的动
能转换为电能，或将其储存（再生制动），或加在制动电阻上转换为热能消耗掉（能耗制动）。
（4）电机的运动状态取决于电机输出转矩的大小
电机轴上作用有两个转矩：电机输出转矩T M和负载转矩T L。
根据牛顿运动定律：
F = m²a（直线运动）
T = J²dω/dt（旋转运动）
其中：T=T M±T L
●T M±T L>0：dω/dt>0，电机做加速运动
●T M±T L<0：dω/dt<0，电机做减速运动
●T M±T L＝0：dω/dt＝0，电机做恒速运动
2 四象限运行
通常用平面座标系来表示电动机的运行状态：水平座标轴表示电机输出转矩的大小和方向，垂直座标表示电机速度的大小和方向。
用平面座标系的四个象限可以表示电机的四种运行状态：
●第Ⅰ象限：电机输出转矩极性是正的，电机旋转方向也是正的，电机工作在正转电动状态。
●第Ⅱ象限：电机输出转矩极性是负的，电机旋转方向是正的，电机工作在正转制动状态。
●第Ⅲ象限：电机输出转矩极性是负的，电机旋转方向也是负的，电机工作在反转电动状态。
●第Ⅳ象限：电机输出转矩极性是正的，电机旋转方向是负的，电机工作在反转制动状态。
伺服系统的运动指令的大小和极性随机快速变化，要求伺服电机快速跟踪运动指令的变化。
即，要求伺
服电机能四象限运行。