3A可逆直流调速系统
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引言自从全控型电力电子器件问世以后就出现了采用脉冲宽度调制(PWM)的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统,简称直流脉宽调速系统,即直流PWM调速系统。
直流电动机的PWM调速原理,为了获得可调的直流电压,利用电力电子器件的完全可控性,采用脉宽调制技术,直接将恒定的直流电压调制成可变大小和极性的直流电压作为电动机的电枢端电压,实现系统的平滑调速,这种调速系统就称为直流脉宽调速系统。
脉宽调制的基本原理,脉宽调制(Pulse Width Modulation),是利用电力电子开关器件的导通与关断,将直流电压变成连续的直流脉冲序列,并通过控制脉冲的宽度或周期达到变压的目的。
所采用的电力电子器件都为全控型器件,如电力晶体管(GTR)、功率MOSFET、IGBT等。
通常PWM变换器是用定频调宽来达到调压的目的 PWM 变换器调压与晶闸管相控调压相比有许多优点,如需要的滤波装置很小甚至只利用电枢电感已经足够,不需要外加滤波装置;电动机的损耗和发热较小、动态响应快、开关频率高、控制线路简单等。
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压. PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间,而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压. 所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节. PWM信号是一个矩形的方波,他的脉冲宽度可以任意改变,改变其脉冲宽度控制控制回路输出电压高低或者做功时间的长短,实现无级调速。
1 系统概述1.1 系统构成本系统主要有信号发生电路、PWM 速度控制电路、电机驱动电路等几部分组成。
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 (4)1.1可逆直流调速系统分类 (4)1.2晶闸管-电动机系统的回馈制动 (6)2.有环流的可逆调速系统 (9)2.1可逆系统中的环流 (9)2.2直流平均环流与配合控制 (9)2.3瞬时脉动环流及其抑制 (10)2.4直流可调速系统的制动过程分析 (11)2.5可控环流可逆调速系统 (13)3.无环流可逆调速系统 (13)3.1逻辑控制无环流调速系统 (14)4.可逆直流脉宽调速系统(PWM可逆系统) (15)4.1可逆PWM变换器的工作原理 (15)5.总结 (17)1.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。
目录摘要 (2)一.逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理 (2)二.无环流逻辑装置的组成 (4)三.无环流逻辑装置的设计 (5)四.逻辑无环流可逆调速控制系统各种运行状态 (10)五.系统参数计算及测定 (13)六、参考文献 (16)摘要:逻辑无环流可逆直流调速系统省去了环流电抗器,没有了附加的环流损耗,节省变压器和晶闸管装置的附加设备容量。
和有环流系统相比,因换流失败造成的事故率大为降低。
关键词:无环流;可逆直流调速系统;逻辑控制器一.逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理逻辑无环流可逆直流调速系统主电路如图 1 所示,两组桥在任何时刻只有一组投入工作(另一组关断),所以在两组桥之间就不会存在环流。
但当两组桥之间需要切换时,不能简单的把原来工作着的一组桥的触发脉冲立即封锁,而同时把原来封锁着的一组桥立即开通,因为已经导通晶闸管并不能在触发脉冲取消的一瞬间立即被关断,必须待晶闸管承受反压时才能关断。
如果对两组桥的触发脉冲的封锁和开放式同时进行,原先导通的那组桥不能立即关断,而原先封锁着的那组桥已经开通,出现两组桥同时导通的情况,因没有环流电抗器,将会产生很大的短路电流,把晶闸管烧毁。
为此首先应是已导通的的晶闸管断流,要妥当处理主回路中的电感储存的一部分能量回馈给电网,其余部分消耗在电机上,直到储存的能量释放完,主回路电流变为零,使原晶闸管恢复阻断能力,随后再开通原来封锁着的那组桥的晶闸管,使其触发导通。
图2 逻辑无环流可逆调速系统原理图ASR ——速度调节器ACR1﹑ACR2——正﹑反组电流调节器 GTF 、GTR ——正反组整流装置 VF 、VR ——正反组整流桥 DLC ——无环流逻辑控制器 HX ——推 装置TA ——交流互感器 TG ——测速发电机 M ——工作台电动机 LB ——电流变换器 AR ——反号器 GL ——过流保护环节这种逻辑无环流系统有一个转速调节器ASR ,一个反号器AR ,采用双电流调节器1ACR 和2ACR ,双触发装置GTF 和GTR 结构。
4.4 可逆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自动调速系统只能获得单方向的运行,因此仅适用于不要求改变电动机的转向,或不要求频繁改变电动机的转向,或对停车的快速性无特殊要求的生产机械,这类系统称不可逆调速系统,如造纸机、车床、镗床等。
但要求能快速起动、制动以及正反转以缩短过渡过程时间的生产机械,例如,轧机的主传动和辅助传动,龙门刨床、起重机、提升机等,其拖动系统就必须是可逆系统。
采用可逆系统,还能在制动时将拖动系统的机械能转换成电能回送电网,特别对大功率的拖动系统,其节能的效果是显著的。
4.4.1 V-M 系统的可逆线路怎样实现电机的可逆拖动呢?由电动机工作原理可知,要求改变直流电动机的转向,或者要实现电动机的制动,就都必须改变电机电磁转矩的方向。
由电动机的转矩公式a T I C T =可知,改变电磁转矩的方向有两种方法,一是改变电枢电流的方向,即改变电枢供电电压的方向,形成电枢可逆自动调速系统;另一种是改变电动机励磁电流的方向,形成磁场可逆自动调速系统。
(a)RCFT R(b )图 4-33 电枢可逆电路接线方式(a)接触器切换电枢可逆线路 (b)由晶闸管开关切换的电枢可逆电路B FC1.电枢可逆线路由晶闸管整流器构成的电枢可逆供电装置和可逆激磁电流供电装置都因晶闸管的单向导电性而变得复杂,并带来一些特殊的技术问题。
要实现电枢可逆,当只由一组整流装置供电时,可用接触器或晶闸管开关来来切换电枢的连接,如图4-33(a )和(b )所示。
在图4-33(a)中,采用正、反向接触器来切换电动机电枢电流的方向,当正向接触器C F 闭合时,电动机电枢得到A(+),B(-)的电压U d ,电动机正转;当C F 打开,而反向接触器C R 闭合时,电动机电枢得到A(-),B(+)的电压U d ,电动机反转。
接触器的切换要在主回路电流降到零时才能进行,且要防止在切换后的电流冲击,这要由控制线路的逻辑关系来保证。