电力拖动自动控制系统第三章PPT资料.ppt

1、的基础上解决以下问题：1.1.如何实现电动机的正反转。如何实现电动机的正反转。2.2.如何实现电动机的制动。如何实现电动机的制动。3.3.可逆调速系统可逆调速系统 的特殊问题。的特殊问题。4.4.针对这些特殊问题如何控制。针对这些特殊问题如何控制。第三章 可逆调速系统3-1 3-1 晶闸管晶闸管-电动机系统的可逆线路电动机系统的可逆线路本节提要本节提要 电枢反接可逆线路电枢反接可逆线路 励磁反接可逆线路励磁反接可逆线路 反并联连接与交叉连接反并联连接与交叉连接 电枢可逆与磁场可逆两种方案的比较电枢可逆与磁场可逆两种方案的比较 3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 要控制电机的转向就应控制电机转

2、矩。要控制电机的转向就应控制电机转矩。由由T TC C m m I I d d 知，改变电机转矩有两种方法：知，改变电机转矩有两种方法：改变电枢电流改变电枢电流I I d d的方向的方向I I d d 电枢可逆系统电枢可逆系统改变改变U U d d的方向实现的方向实现 改变电机励磁磁通改变电机励磁磁通 的方向的方向磁场可逆系统磁场可逆系统改变改变I I f f的方向实现的方向实现 G-M G-M系统电机正反转很容易实现（改变系统电机正反转很容易实现（改变U U f f的极性）。的极性）。V-MV-M系统要实现电机正反转就是一系统要实现电机正反转就是一个比较复杂的专门问题（个比较复杂的专门问题（

3、VTVT的单向导电性）。的单向导电性）。3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路一、电枢反接可逆线路一、电枢反接可逆线路1.1.接触器开关切换的可逆线路接触器开关切换的可逆线路Ud+IdIdM KMFKMF吸合时，吸合时，MM端电压端电压A（+）A（+）、B（-）B（-），电动机正转；，电动机正转；KMRKMR吸合时，吸合时，MM端电压端电压A（-）A（-）、B（+）B（+），电动机反转。，电动机反转。由一套晶闸管给M的电枢供电，实现调速AB 3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 优点：仅需一组晶闸管装置，简单、经济。优点：缺点：有触点切换，开关寿命短、噪音大；动作时间长（动作时间长（0.20.2

4、0.5s0.5s）；）；不能经常起制动。需自由停车后才能反不能经常起制动。需自由停车后才能反 向，向，时间长。否则，如果马上闭合反向接触时间长。否则，如果马上闭合反向接触 器，则器，则 M M 反接制动，反接制动，IdId很大，一般不允许。很大，一般不允许。应用：经常单方向运行，偶尔才需要反转的生产应用：经常单方向运行，偶尔才需要反转的生产机械（地铁列车的倒车）。机械（地铁列车的倒车）。3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路2.2.无触点的晶闸管开关切换的可逆线路无触点的晶闸管开关切换的可逆线路MMV+-UdVT1VT4VT2VT3 VT1 VT1、VT4VT4导通，电动机正转；导通，电动机正转

5、；VT2 VT2、VT3VT3导通，电动机反转。导通，电动机反转。工作可靠性高，但经济上无明显优点（工作可靠性高，但经济上无明显优点（1010只只VTVT），），多用于几十千瓦以下的中小功率可逆线路。多用于几十千瓦以下的中小功率可逆线路。VT1VT4容量大 3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路3.3.两组晶闸管装置反并联可逆线路两组晶闸管装置反并联可逆线路 在要求频繁快速正反转的生产机械上，特别在要求频繁快速正反转的生产机械上，特别是较大功率的可逆直流调速系统多采用晶闸管是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，需要电动机系统。由于晶闸管的单向导电性，需要可

6、逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置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。反并联的可逆线路，如下图所示。3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路：两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路：a）电路结构MVRVFId-Id+-+-Idb）运行范围-n-IdnO正向反向 3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 电动机正转时，由正组晶闸管装置电动机正转时，由正组晶闸管装置VFVF供电；供电；反转时，由反组晶闸管装置反转时，由反组晶闸管装置VRVR供电。供电。两组晶闸管分别由两套触发装置控制，都能两组晶闸管分别由两套触发装置控制，都能灵活地控

7、制电动机的起、制动和升、降速。灵活地控制电动机的起、制动和升、降速。VTVT寿命长，切换速度快寿命长，切换速度快 缺点：不允许两组缺点：不允许两组VTVT同时处于整流状态，否则同时处于整流状态，否则将造成电源短路（控制电路要求严格）将造成电源短路（控制电路要求严格）适用场合：要求频繁、快速正反转的生产机械适用场合：要求频繁、快速正反转的生产机械的拖动上得到广泛应用。的拖动上得到广泛应用。3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路二、励磁反接可逆线路二、励磁反接可逆线路 改变励磁电流的方向也能使电动机改变改变励磁电流的方向也能使电动机改变转向转向。与电枢可逆线路一样，磁场可逆线路。与电枢可逆线路一样，

8、磁场可逆线路也有三种方式改变励磁电流的方向，使磁通也有三种方式改变励磁电流的方向，使磁通方向改变。方向改变。励磁反接可逆线路见下图，电动机电枢用励磁反接可逆线路见下图，电动机电枢用一组晶闸管装置供电，励磁绕组由另外的两一组晶闸管装置供电，励磁绕组由另外的两组晶闸管装置供电。组晶闸管装置供电。3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 晶闸管反并联励磁反接可逆线路MVId+-VR VFIf-If+-+-由一套晶闸管给M的电枢供电，实现调速由另外的两组晶闸管装置给励磁绕组供电，从而改变励磁方向 3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 励磁反接的特点励磁反接的特点 优点：供电装置功率小。由于励磁功率仅占电动

9、机额定功率的由于励磁功率仅占电动机额定功率的15%15%，因此，采用励磁反接方案，所需晶闸管装置，因此，采用励磁反接方案，所需晶闸管装置的容量小、投资少、效益高。的容量小、投资少、效益高。改变转向时间长。由于励磁绕组的电感大，励磁反向的过程由于励磁绕组的电感大，励磁反向的过程较慢；又因电动机不允许在失磁的情况下运行，较慢；又因电动机不允许在失磁的情况下运行，因此系统控制相对复杂一些。因此系统控制相对复杂一些。3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路三、反并联连接与交叉连接三、反并联连接与交叉连接（两组（两组VTVT整流装整流装置反极性并联可逆线路的两种接线方式）置反极性并联可逆线路的两种接线方式）

10、MVFVRabcABC-两组晶闸管装置的反并联连接两组整流装置共用同一个电源 3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 MVFVRabcABCabc-两组晶闸管装置的交叉连接两组整流装置的供电电源是彼此独立的两个电源 3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 说明说明 如果把交叉连接的反组如果把交叉连接的反组VRVR向左翻转向左翻转180180，MM向向右下旋转右下旋转9090，则在电路结构上和反并联连接没，则在电路结构上和反并联连接没有区别。有区别。反并联连接的两组整流装置共用同一个电源；交叉连接的两组整流装置的供电电源是彼此独交叉连接的两组整流装置的供电电源是彼此独立的两个电源。立的两个电源。反并

11、联连接的可逆线路中，需反并联连接的可逆线路中，需4 4个限制环流的电个限制环流的电抗器（有两条环流回路），交叉连接的可逆线抗器（有两条环流回路），交叉连接的可逆线路，只需路，只需2 2个限制环流的电抗器（有一条环流回个限制环流的电抗器（有一条环流回路）路）3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 四、电枢可逆与磁场可逆两种方案的比较四、电枢可逆与磁场可逆两种方案的比较 电枢可逆电枢可逆 优点：电枢回路电感量小，时间常数小（约几优点：电枢回路电感量小，时间常数小（约几十十msms），正反向切换快速性好。），正反向切换快速性好。需要两套容量较大的缺点：需要两套容量较大的VTVT整流装置，投资整流装置，

12、投资大。特别是容量大的可逆系统更为突出。大。适用于频繁起制动、要求过渡过程时间短、中适用于频繁起制动、要求过渡过程时间短、中小容量生产机械上。小容量生产机械上。3-1 晶闸管-电动机系统的可逆线路 磁场可逆磁场可逆 优点：供电装置功率小，容量较电枢可逆方案优点：供电装置功率小，容量较电枢可逆方案小的多，投资费用低、经济。小的多，投资费用低、经济。励磁回路电感量大，时间常数大，系统缺点：励磁回路电感量大，时间常数大，系统反向过程缓慢；控制线路复杂，必须保证在换向反向过程缓慢；控制线路复杂，必须保证在换向过程中当励磁磁通接近于零时，电枢供点电压为过程中当励磁磁通接近于零时，电枢供点电压为零（防止零

13、（防止“飞车飞车”）。）。适用于不要求快速正反转的大容量可逆系统适用于不要求快速正反转的大容量可逆系统中（矿井提升机、电力机车）中（矿井提升机、电力机车）第三章 可逆调速系统3-2 3-2 晶闸管晶闸管-电动机系统的回馈制动电动机系统的回馈制动本节提要本节提要 晶闸管装置的整流和逆变状态晶闸管装置的整流和逆变状态 单组晶闸管装置的有源逆单组晶闸管装置的有源逆 两组晶闸管装置反并联的整流和逆变两组晶闸管装置反并联的整流和逆变 V-MV-M系统的四象限运行系统的四象限运行 3-2 晶闸管-电动机系统的回馈制动一、晶闸管装置的整流和逆变状态一、晶闸管装置的整流和逆变状态 有些生产机械并不需要正、反转

14、，只需要快速有些生产机械并不需要正、反转，只需要快速制动。其最简单的方法当然是采用能耗制动，但制动。其最简单的方法当然是采用能耗制动，但回馈制动更经济。回馈制动更经济。在两组晶闸管反并联线路的在两组晶闸管反并联线路的V-MV-M系统中，晶闸系统中，晶闸管装置可以工作在整流或有源逆变状态。当晶闸管装置可以工作在整流或有源逆变状态。当晶闸管装置进入逆变状态时，把直流电能逆变成交流管装置进入逆变状态时，把直流电能逆变成交流电能。回馈到电网中去。这种逆变状态显然提供电能。这种逆变状态显然提供了回馈制动的可能性。了回馈制动的可能性。在电流连续的条件下，晶闸管装置的平均理想在电流连续的条件下，晶闸管装置的平均理想空载输出电压为空载输出电压为 3-2 晶闸管-电动机系统的回馈制动 逆变电压公式逆变电压公式