自动控制原理与系统第七章

• 正组VF处于整流状态，即αF<90°，让反组VR处于逆变状 态αR>90°，则整流装置输出电压的极性如图b)所示。
• 这时如果UdF >UdR,两组晶闸管装置之间存在直流电压差 ΔU=UdF -UdR，由于回路直流电阻很小，也将在两组晶闸 管装置之间引起很大的环流。这种由两组晶闸管装置之间 直流电压差引起的环流，称为直流环流。
100%
磁场可逆线路
• 磁场可逆线路中，磁场回路容量较小(一般为电动机额 定容量的1%～5%)，采用正反两组晶闸管装置进行切换， 投资减小。
• 但电动机的磁场回路电感较大，磁场的反向过程要慢得 多。另外，在磁场反向过程中，当磁通ф变化时，应使电 枢电压Ud为零，以防止电动机在反向过程中，因磁通减弱 而出现弱磁升速，甚至“飞车”的现象。
• 电枢可逆线路与磁场可逆线路比较，各有其优缺点。
• 电枢可逆线路中，由于电枢回路容量大，若采用正反两组 晶闸管装置，所用晶闸管功率大，数量多，投资较大。但 电枢回路电感小，切换速度快，适用于中小容量的，要求 过渡过程时间短，且起制动频繁的生产机械，如轧钢机、 龙门刨床等。
p%

Cmax C()
• 正向制动 如果电动机由正转电动状态进行制动，可让正组VF处
于阻断状态，而让反组VR处于逆变状态(αR>90°)，且使 逆变电压UdR小于电动机的反电势E，电流Id按E的方向流 动，把制动过程的机械能回馈电网，如上图b)所示。
可逆系统的Leabharlann 种工作状态• 反向运行 电动机的反向运行与正向运行类似，只是两组晶闸管
运行，可以采用接触器来切换电动机电枢电流的方向 。
• 结构简单，造价低。 • 缺点：接触器切换速度低，
约为0.1～0.2s。正反转换向 时有一段死区。接触器噪声 大，电流大时产生火花，触 点寿命短。
• 只适用于不经常切换的小容 量生产机械。
晶闸管作为开关的电枢可逆线路
• VTHF一对晶闸管导通时，电动机正转； VTHR一对晶闸管导通时，电动机反转。
它只适用于不要求经常改变电动机旋转方向和快速停 车制动的生产机械。
可逆调速系统不仅能够实现电动机的正反向运行，在 制动时除了缩短制动时间以外，还能将拖动系统的机械能 转换成电能回馈电网，节约能量。
第一节 实现可逆运行的电路
• 由电动机的电磁转矩Td=KTΦId可知，改变电动机电磁转矩 的方向有两种方法：
一个交流电源；图b)为交叉连接线路,正反两组晶闸管 装置的交流电源是相互独立的，它们分别来自两台整 流变压器或是同一台整流变压器的两组不同的二次侧。
磁场可逆线路
• 在磁场可逆线路中，电动机的电枢回路用一组晶闸管装置 供电，而磁场绕组采用另一组晶闸管装置供电，利用接触 器或晶闸管作为开关进行磁场电流的切换，也可在磁场绕 组中采用正反两组晶闸装置供电，分别提供正反向的磁场 电流，从而达到改变电动机转向的目的。
• 即使是不可逆运行，为了实现回馈制动，也需采用可逆电 路。
• 可逆系统有四种工作状态。
可逆系统的四种工作状态
可逆系统的四种工作状态
• 正向运行 正组VF处于整流状态（αF<90°），反组VR处于阻断
状态，整流电压UdF大于电动机的反电势E，电流Id按UdF的 方向流动，电能转换成机械能，电动机工作在正转电动状 态，如上图a)所示。
第七章 可逆直流调速系统
主要内容
• 第一节 实现可逆运行的电路 • 第二节 可逆系统中的环流 • 第三节 可控环流可逆调速系统的工作原理 • 第四节 逻辑无环流可逆调速系统 • 本章小结
第七章 可逆直流调速系统
晶闸管装置供电的直流电动机调速系统，受晶闸管单 向导电性的限制，电枢电流不能改变方向，电动机的电磁 转矩不能改变方向，所以电动机的旋转只有一个方向，即 是不可逆的直流调速系统。
第二节 可逆系统中的环流
1. 直流环流 如下图a)所示，如果正组VF和反组VR均处于整流状态，
即αF<90°，αR<90°，这样输出电压UdF与UdR形成顺极性 串联，这将在两组晶闸管装置中产生很大的短路电流，足 以烧坏晶闸管元件。 • 两组晶闸管装置组成的可逆系统，不能同时处于整流状态。
可逆系统中的环流
装置的工作状态互相交换，正组VF处于阻断状态，反组 VR处于整流状态，如上图c)所示。
• 反向制动 如果电动机由反转电动状态进行制动，则让反组VR
阻断，让正组VF处于逆变状态，制动过程的机械能通过 正组VF回馈电网，如上图d)所示。
• 环流 环流不经过负载，而在两组晶闸管装置中流过。采用
两组晶闸管装置供电的可逆系统，存在环流问题。对环流 可以采取不同的控制方法，构成各种可逆调速系统。
• 线路简单，切换速度 快，调节维护方便， 工作可靠性高，多用 于中小容量的可逆系 统中。
• 缺点：作为开关的四 只晶闸管，对其耐压 和过流有较高的要求。
两组晶闸管装置组成的电枢可逆线路
• 采用正反两组晶闸管装置构成可逆线路。 • 正转时 正组晶闸管装置VF提供正向电枢电流。 • 反转时 反组晶闸管装置VR提供反向电枢电流。 • 图a)为反并联连接线路，正反两组晶闸管装置采用同
• 当α>90°时，晶闸管装置处于逆变状态，输出电压为负， 因受晶闸管单向导电性的限制，电流不能反向，在电动机 制动时，不能把能量回馈电网。
采用两组晶闸管装置供电的可逆系统，正组VF处在整流状态 时，电动机工作在正转电动状态，在电动机正向制动时， 可反电让势反E组时V，R处则于可逆通变过状VR态将，电当动其机逆旋变转电的压机U械d 能小回于馈电电动网机， 这种制动方式称为回馈制动。
• 这样不仅增加了反向过程的死区，也增加了控制系统逻 辑关系的复杂性。因此，磁场可逆线路只适用于正反转不 太频繁，大容量的生产机械。例如卷扬机、电力机车等。
可逆系统的四种工作状态
由一组晶闸管装置供电的直流电动机系统，控制角α<90°时， 晶闸管装置处于整流状态，输出电压为正，电动机正常运 行，把电能转换成机械能；
• 一是改变电动机电枢电流Id的方向，亦即改变电动机电枢 电压Ud的极性；
• 二是改变电动机励磁磁通ф的方向，亦即改变电动机磁场 电流的方向，也就是改变励磁电压的极性。
• 实现直流电动机的可逆运行的电路，相应有两种方式，一 种是电枢可逆线路，另一种是磁场可逆线路。
电枢可逆线路
接触器切换的电枢可逆线路 由一组晶闸管装置供电的直流电动机系统，要实现可逆