第四章 VM 可逆调速系统

反向 电动
T, Id
反向 制动
（二）V-M系统的运行状态
（3）两组晶闸管装置的整流和逆变 ④ 反组晶闸管装置VR逆变
VF
VR
M-- P
正向 制动
n
正向 电动
o
反向 电动
T, Id
反向 制动
（二）V-M系统的运行状态
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
电枢端电压 极性
正向 运行
VF +
Id M--
-
- VR -Id
+
（一）V-M系统的可逆线路 （1）电枢反接可逆线路 ③ 两组晶闸管装置反并联可逆线路
VF -
Id M--
+ VR -Id
+
-
正向 制动
n
正向 电动
o
反向 电动
T, Id
反向 制动
（一）V-M系统的可逆线路 （1）电枢反接可逆线路 ③ 两组晶闸管装置反并联可逆线路
+
正向 制动
+
反向 运行
-
反向 制动
-
电枢电流 极性
电机 旋转方向
电机 运行状态
+ 电动
+
-
回馈 制动
+
电动
-
+
回馈 制动
-
晶闸管工作 组别和状态
机械特性 所在象限
正组 整流
一
反组 逆变
二
反组 整流
三
正组 逆变
四
主要内容
01 V-M系统的可逆线路 02 V-M系统的运行状态
晶闸管-电动机可逆调速系统的主回路
VF _

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的情 况 ， f r 60
图4-13 配合控制的三相零式反并联可逆线路
的瞬时脉动环流（ f r 60） (a)三相零式可逆线路和瞬时脉动环流回路
(b) f 60 时整流电压
电动 反组整流
三
反向制动
－
+
－
回馈发电 正组逆变
四
2．逻辑控制的无环流可逆V-M系统
有环流系统反向快、过渡平滑，但环流电抗器累赘。 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），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， 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配合控制所对 应的输入控制信号，但其输出触发脉冲通过逻辑控制作 用予以封锁，可以认为是移相触发环节处于“待工作” 状态，可根据需要随时送出必要的脉冲信号。
当环流为零时，应有
U d 0 f U d 0 max cos f
U d 0r U d 0 max cos r
如果反组的控制角用逆变 角表示，则
这称作α=β配合控制。
为了更可靠地消除直流平 均环流，可采用
U d 0r U d 0 f
cos r cos f （4-5）
r f 180
f r αf≥βr
（4-6） （4-7）
α=β配合控制实现
为了实现α=β配合控制，
可将两组晶闸管装置的触 发脉冲零位都定在90°。
当控制电压 Uc= 0 时，使 f = r = 90° ， 此 时 Ud0f = Ud0r = 0 ， 电 机 处

V-M双闭环直流可逆调速系统设计1设计任务及要求设计任务设计任务：设计V-M双闭环直流可逆调速系统（1）技术数据直流电动机：PN=3KW ,UN=220V, IN=, nN=1500r/min ； Ra= Q 堵转电流Idbl二2IN,截止电流Idcr=, GD2=o三相全控整流装置：Ks=40 , Rrec=l. 3 平波电抗器：RL=0. 3Q o 电枢回路总电阻R二。

，总电感L=200mHo 电动势系数：（Ce= o系统主电路：（Tm= , Tl =Toi= , Ton=0 其他参数：Unm*=10V , Uim*=10V , Ucm=10V , oiW5% , onWlO。

o滤波时间常数：（2）技术指标稳态指标：无静差（静差率sWIO外,调速范围D220 ）。

动态指标：转速超调量6nW10%,电流超调量6iW5%,动态速降AnWIO外,调速系统的过渡过程时间（调节时间）tsW。

（3）根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。

调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）。

（4）动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。

绘制V-M 双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图。

设计要求（1）该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D220）,系统在工作范围内能稳定工作。

系统静特性良好，无静差（静差率sW10%）。

动态性能指标：转速超调量SnVIO%,电流超调量3iV5S 动态速降AnWlOM 调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts（3）系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。

调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。

2双闭环调速系统的总体设计双闭环调速系统的设计原理改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。

冲 r 90 ，且 f r ，反组VR处于待逆变状态。 由于系统在 配合控制工作制下工作，系统无
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。