马昕教授电力拖动与运动控制可逆调速系统.ppt

1、马昕,北京化工大学计算机模拟与系统安全工程研究中心 教育部化工安全工程研究中心 国家安全生产监督管理总局危险化学品生产系统故障预防及监控基础实验室 北京化工大学信息科学与技术学院,第三章 可逆调速系统,2020/9/14,第三章可逆调速系统,2,主要内容,结构与特点 电枢反接可逆线路 励磁反接可逆线路 晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动 晶闸管整流电路的整流与逆变的状态 直流电动机的回馈制动 环流 环流及其种类 直流平均环流与配合控制 自然环流可逆调速系统,2020/9/14,第三章可逆调速系统,3,主要内容,结构与特点 电枢反接可逆线路 励磁反接可逆线路 晶闸管装置的逆变状态与直流电

2、动机的回馈制动 环流,2020/9/14,第三章可逆调速系统,4,一、结构与特点,对应有两种可逆线路的实现方式： 电枢反接可逆线路和励磁反接可逆线路,可逆调速系统：电动机能改变其旋转方向,2020/9/14,第三章可逆调速系统,5,电枢反接可逆线路,使用接触器切换的可逆线路，适用于不经常正反转的生产机械 使用晶闸管开关切换的可逆线路，适用于中小容量的可逆拖动,适用于要求频繁正反转运行的机械 电动机正转时由正组晶闸管供电；反转时由反组晶闸管供电 两组晶闸管分别由两套触发装置控制 一般情况下不允许两组晶闸管同时处于整流状态,2020/9/14,第三章可逆调速系统,6,电枢反接可逆线路,动画演示,2

3、020/9/14,第三章可逆调速系统,7,电枢反接可逆线路,动画演示,2020/9/14,第三章可逆调速系统,8,电枢反接可逆线路,2020/9/14,第三章可逆调速系统,9,励磁反接可逆线路,优点： 投资较少，经济性好 缺点： 反向时间过长，需要“强迫励磁” 在磁通减弱时要控制电枢电流为零 适用于对快速性要求不高，正反转不太频繁的大容量可逆系统,2020/9/14,第三章可逆调速系统,10,主要内容,结构与特点 晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动 晶闸管整流电路的整流与逆变的状态 直流电动机的回馈制动 环流,2020/9/14,第三章可逆调速系统,11,二、晶闸管装置的逆变状态与直流

4、电动机的回馈制动,2020/9/14,第三章可逆调速系统,12,二、晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动,2020/9/14,第三章可逆调速系统,13,二、晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动,2020/9/14,第三章可逆调速系统,14,二、晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动,直流电动机的制动方式通常有： 自由停车、能耗制动、反接制动、回馈制动,停车制动与位能性负载下放重物的制动有区别： 停车制动是电动机由运行值下降的过渡过程（制动过程）；位能性负载下放重物的制动是一种转速稳定的运行状态（制动运行） 停车制动电动机工作在第二象限；位能性负载下放重物的制动电动机工作在第四象

5、限,2020/9/14,第三章可逆调速系统,15,不可逆变流器,二、晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动,电动机停车制动时要经过晶闸管整流装置回馈能量，晶闸管装置必须工作在逆变状态，并且要求电流反向，此时不可逆变流器无法胜任该工作。 必须有另外一组晶闸管工作在逆变状态来完成停车制动工作，这就要求有两组晶闸管装置组成可逆线路,2020/9/14,第三章可逆调速系统,16,电动机正向电动 运行时，正组晶闸管 工作在整流状态，反 组晶闸管装置不工作； 减速制动时，反组晶闸管装置工作在逆变状态，正组晶闸管停止工 作，电动机处于发电状态。 即使不要求电动机正反转只要求快速制动减速，也应该采用两组晶

6、 闸管整流装置的反并联线路,二、晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动,可逆变流器,2020/9/14,第三章可逆调速系统,17,二、晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动,动画演示,2020/9/14,第三章可逆调速系统,18,主要内容,结构与特点 晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动 环流 环流及其种类 直流平均环流与配合控制 自然环流可逆调速系统,2020/9/14,第三章可逆调速系统,19,三、环流,环流：不流过电动机或负载，而直接在两组晶闸管之间流动 的短路电流,缺点： 加重晶闸管负担，消耗 无用功率；,优点： 可作为晶闸管的基本负 载电流使得电流连续，避免 电流断续引

7、起的非线性影响,2020/9/14,第三章可逆调速系统,20,三、环流,瞬时脉动环流只能抑制，无法消除。抑制的方法是在环流 回路串入环流电抗器（均衡电抗器） 动态环流不可控，无法消除，稳态时既会消失 主要研究直流平均环流,2020/9/14,第三章可逆调速系统,21,直流平均环流与配合控制,正组晶闸管VF和反组晶闸管VR都处于工作状态时将造成电源短路，该短路电流就是直流平均环流,2020/9/14,第三章可逆调速系统,22,直流平均环流与配合控制,为了对环流有效地加以控制，需要使正组晶闸管VF的控制角f 和反组晶闸管VR的控制角r两者之间满足一定的关系，将其称为配合控制,2020/9/14,第

8、三章可逆调速系统,23,直流平均环流与配合控制,2020/9/14,第三章可逆调速系统,24,直流平均环流与配合控制,2020/9/14,第三章可逆调速系统,25,直流平均环流与配合控制,2020/9/14,第三章可逆调速系统,26,自然环流可逆调速系统,定义：按配合控制，系统中没有直流平均环流仅有脉动 环流的有环流可逆调速系统,工作制配合控制的有环流可逆调速系统原理框图,2020/9/14,第三章可逆调速系统,27,自然环流可逆调速系统,电动机正常运行时，一组晶闸管装置处于整流状态，另一组晶闸管 装置处于“待逆变状态” 电动机若需要制动，整流组晶闸管进入“待整流状态”，待逆变组晶 闸管真正开

9、始逆变，电动机回馈电能 配合控制时，只有一组晶闸管装置投入使用，另一组处于等 待工作状态,为避免出现 状态，一般在整定零位时应留出一定裕度，使 零位应整定在 值不易过大， 值缩小了移相范围，并出现控制死区,2020/9/14,第三章可逆调速系统,28,自然环流可逆调速系统,2020/9/14,第三章可逆调速系统,29,自然环流可逆调速系统,动画演示,2020/9/14,第三章可逆调速系统,30,本章小结,对于需要快速电气制动的不可逆调速系统和可逆运行的生产机械均要采用可逆线路 采用两组晶闸管装置反并联或交叉连接是可逆系统中的典型线路，但是随之而来的是可逆系统中的重要问题环流 按照环流控制方法的不同，可逆系统分为有环流系统和无环流系统。有环流系统又可以分为自然环流和可控环流可逆系统；无环流系统分为逻辑无环流和错位无环流,自然环流可逆调速系统采用配合控制，没有直流环流，但是会产生脉动环流,2020/9/14,第三章可逆调速系统,31,本章重点内容,环