1、12.3 直流电动机的可逆晶闸管调速系统直流电动机的可逆晶闸管调速系统不可逆系统：不可逆系统：电动机只有一个旋转方向电动机只有一个旋转方向电源只向电动机提供单一方向的电流电源只向电动机提供单一方向的电流电动机能正常正、反转电动机能正常正、反转减速和停机时有制动的作用减速和停机时有制动的作用可逆是既对电动机也对电源设备而言的可逆是既对电动机也对电源设备而言的2.3.1 可逆运行的概念可逆运行的概念可逆调速系统：可逆调速系统：1、电机的可逆运行、电机的可逆运行 反转稳定运行反转稳定运行电动机的正转与反转运行可逆电动机的正转与反转运行可逆Ud+Id+T+n+电动机带动负载转动电动机带动负载转动 T与
2、与n方向相同方向相同 正转稳定运行正转稳定运行电机运行在正向电动机状态电机运行在正向电动机状态Ud-Id-T-n-电机运行在反向电动机状态电机运行在反向电动机状态Ud+Id+-T+n+Ud-Id-+T-n-2 Ud-Id+T+n-电动到回馈制动的运行可逆电动到回馈制动的运行可逆 电压电压Ud+转速转速n+，外力带动使电机转速很高，外力带动使电机转速很高电机发电运行电机发电运行 Id与与Ud方向相反方向相反Ud+Id-电能反馈回整流装置电能反馈回整流装置电机电磁转矩电机电磁转矩T与与n方向相反方向相反 T-n+T对对n起制动作用起制动作用电机运行在回馈制动状态电机运行在回馈制动状态电机的可逆包含
3、两个概念电机的可逆包含两个概念正转正转反转反转电动电动回馈回馈电机运行在四个象限电机运行在四个象限，Ud+Id-T-n+Ud+Id+T+n+Ud-Id-T-n-Ud-Id+T+n-Tn电机运行在反向回馈制动电机运行在反向回馈制动正向回馈制动正向回馈制动Ud+Id-+-T-n+Ud-Id+-+T+n-32 2、晶闸管可控整流装置的可逆运行、晶闸管可控整流装置的可逆运行 晶闸管可控整流装置也可以晶闸管可控整流装置也可以“可逆可逆”运行运行整流整流交流电转变为直流电交流电转变为直流电 供给直流电动机供给直流电动机逆变逆变把电机回馈制动时发出的直流电变为交流电把电机回馈制动时发出的直流电变为交流电 回
4、送到电网回送到电网有源逆变有源逆变晶闸管是单向导电的晶闸管是单向导电的不论是整流还是逆变不论是整流还是逆变电流只能从一个方向通过电流只能从一个方向通过1.17cos1.17cos09090UU dd 共阴极接法 U整流三相半波 共阳极接法 U逆变180逆变角逆变角 4三相半波整流电路的整流和逆变三相半波整流电路共阴极接法60 Ud0 整流90 Ud0120 18012060 Ud|Udr|，n 0电机输出电能实现回馈制动PId12C）运行范围）运行范围IdId-n反组逆变回馈制动正组整流电动运动运行范围运行范围 整流状态：整流状态：系统工作在第一象限 逆变状态：逆变状态：系统工作在第二象限13
5、3 3）两组整流装置连接方式两组整流装置连接方式主电路两种连接方式主电路两种连接方式反并联接法反并联接法交叉连接法交叉连接法三相桥式反并联可逆系统主电路三相半波反并联可逆系统主电路142.3.3 可逆线路中的环流可逆线路中的环流 两组可控整流电源构成可逆调速系统两组可控整流电源构成可逆调速系统正常运行时，一组处于整流状态，另正常运行时，一组处于整流状态，另一组则处于待逆变状态一组则处于待逆变状态不经过电动机电枢绕组，而直接流过不经过电动机电枢绕组，而直接流过正、反组可控整流电源的电流正、反组可控整流电源的电流环流环流静态环流静态环流电路过渡过程中流过的环流电路过渡过程中流过的环流动态环流动态环
6、流电路稳态时流过正反组电源的环流电路稳态时流过正反组电源的环流静态环流分直流环流和脉动环流静态环流分直流环流和脉动环流直流环流直流环流由晶闸管装置输出的直流平均电压由晶闸管装置输出的直流平均电压不相等所产生的环流称直流环流不相等所产生的环流称直流环流脉动环流脉动环流两组晶闸管输出的直流平均电压相两组晶闸管输出的直流平均电压相等，但因电压波形不同，瞬时电压差会产生脉动等，但因电压波形不同，瞬时电压差会产生脉动的环流，称脉动环流的环流，称脉动环流15 反并联可逆系统中的环流 MVR VFUdf+-+UdrRrecRrecRa-IdIcIc 环流Id 负载电流 161)直流环流的产生工作时正、反向组
7、同时加触发脉冲工作时正、反向组同时加触发脉冲电机正向电动运行电机正向电动运行 正向组正向组VF处于整流状态处于整流状态反向组反向组VR处于逆变状态处于逆变状态可能有恒定的循环电流产生直流环流可能有恒定的循环电流产生直流环流VF输出平均电压输出平均电压 UdfVR输出平均电压输出平均电压 UdrUdfUdr无环流无环流Udf Udr 有直流环流有直流环流171.17cosdffU1.17cosdrrU f、r正、反组整流器的移相角正、反组整流器的移相角 要使要使 UdfUdr 需需coscosfr 180fr180fr则则即即无直流环流无直流环流 整流或逆变下均保持：整流或逆变下均保持：fr18
8、0VF整流状态整流状态 f 90逆变角逆变角 r=180r配合控制下配合控制下 f =r“制制”防止逆变失败防止逆变失败 限制限制 min30，所以所以 min 0 f=r 90 正组整流正组整流 反组逆变反组逆变Uc0 r=f 90 反组整流反组整流 正组逆变正组逆变限制限制min=30,所以所以 min=30*系统只限制了直流环流仍有脉动系统只限制了直流环流仍有脉动环流有环流调速系统环流有环流调速系统4）配合控制）配合控制配合控制配合控制fr180，f=rVR的触发器的触发器GTR前加反号器前加反号器ARGTF与与GTR控制电压的极性相反，控制电压的极性相反，大小相等大小相等25IdL I
9、d n Idm 00IIIIIIt4 t3 t2 t1 ttIVVVIt5 t6-Idm-IdL n*-n*有环流系统可逆运行曲线262.3.5 2.3.5 无环流可逆系统无环流可逆系统两种无环流可逆系统：两种无环流可逆系统：（1）逻辑无环流可逆系统）逻辑无环流可逆系统逻辑装置逻辑装置LGC（2）错位无环流可逆系统错位无环流可逆系统两组晶闸管的脉冲位置错开较远两组晶闸管的脉冲位置错开较远讨论逻辑无环流可逆系统讨论逻辑无环流可逆系统27 ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+UgnUfn-UfiUgiUcfUblfUblrUcrUgi+UfiUgiUi0LdAR-+1
10、1、原理图、原理图主回路主回路两组整流装置，反并联供电两组整流装置，反并联供电双闭环双闭环速度和电流调节速度和电流调节电流调节器电流调节器ACR1、ACR2 触发器触发器GTF，GTR 分别控制正组和反组整流装置分别控制正组和反组整流装置无环流切换逻辑装置无环流切换逻辑装置DLC282、无环流切换逻辑装置无环流切换逻辑装置DLC1 1）作用和要求）作用和要求 根据给定信号的极性和主电路的状态决定导通或封锁的整流桥根据给定信号的极性和主电路的状态决定导通或封锁的整流桥 根据根据转矩极性指令转矩极性指令和和零电流检测信号零电流检测信号分别送出分别送出Ublf和和Ublr信号信号无环流切换逻辑装置的
11、无环流切换逻辑装置的功能要求功能要求：（1）任何时候只允许一组整流桥有触发脉冲，封锁另一组整流桥任何时候只允许一组整流桥有触发脉冲，封锁另一组整流桥（2）提供）提供封锁延时时间封锁延时时间防止逆变颠覆防止逆变颠覆工作中的整流桥只有当它断流，并确实关断后才能封锁其脉冲，工作中的整流桥只有当它断流，并确实关断后才能封锁其脉冲，即即零电流检测器检测到主回路零电流检测器检测到主回路“零电流零电流”后，后，经过一段经过一段“关断等待时间关断等待时间t1”，才封锁原导通的整流装置，才封锁原导通的整流装置决定切换时刻，保证切换时的安全决定切换时刻，保证切换时的安全对两组整流装置发出对两组整流装置发出开放开放
12、还是还是封锁脉冲封锁脉冲的控制信号的控制信号29（3）提供）提供开放延时时间开放延时时间防止环流出现防止环流出现 （4）任何一组整流桥在开放时，）任何一组整流桥在开放时，其触发相位应与电动机的电势相对应，以防止出现冲击电流其触发相位应与电动机的电势相对应，以防止出现冲击电流当原先工作的一组整流桥完全关断后才能开放另一组整流桥，当原先工作的一组整流桥完全关断后才能开放另一组整流桥，即先封锁原导通桥，经过即先封锁原导通桥，经过“触发等待时间触发等待时间t2”的延时，的延时，再发出开放另一组的指令。再发出开放另一组的指令。302）无环流切换逻辑装置）无环流切换逻辑装置DLC结构原理图结构原理图输入：
13、输入：Ugi、Ufi输出：输出：Ublf正组正组 Ublr反组反组Ui0 零电流信零电流信号号Ugi转矩极转矩极性信号性信号3）DLC结构框图结构框图电平电平检测检测逻辑逻辑运算运算延时延时电路电路逻辑逻辑保护保护转矩极性转矩极性信号信号Ugi零电流信零电流信号号Ui0正组脉冲封正组脉冲封锁信号锁信号Ublf反组脉冲封反组脉冲封锁信号锁信号UblrUMUIUFUR314）DLC各部分介绍各部分介绍（1）电平检测电平检测组成组成TPD、CZDTPD（转矩极性鉴别器）（转矩极性鉴别器）转矩极性模拟信号转矩极性模拟信号Ugi转换为数字信号转换为数字信号UMCZD（零电流检测器）（零电流检测器）零电流
14、检测模拟信号零电流检测模拟信号Ui0 转换为数字信号转换为数字信号UIUgi 0，UM低电平低电平 “0”主电路无电流，主电路无电流，UI高电平高电平 “1”主电路有电流，主电路有电流，UI低电平低电平 “0”32（2）逻辑运算）逻辑运算由由4个与非门个与非门NAND14组成组成UR=1 反组晶闸管开放反组晶闸管开放 UR=0 反组封锁反组封锁输入输入转矩极性鉴别器的输出转矩极性鉴别器的输出UM和零电流检测器输出和零电流检测器输出UI输出输出两个控制脉冲两个控制脉冲UF和和UR功能功能逻辑运算逻辑运算UM和和UI输出控制脉冲信号输出控制脉冲信号UF和和UR0或或10封锁触发脉冲封锁触发脉冲1开
15、放触发脉冲开放触发脉冲UF=1 正组晶闸管开放正组晶闸管开放UF=0 正组封锁正组封锁33 逻辑运算的真值表：逻辑运算的真值表：逻辑运算式：逻辑运算式：()()FMIRRIFMUUUUUUUU()()FRMIRFMIIUUU UUUU U U 或：或：34（3）延时电路延时电路 关断等待时间（封锁延时时间）关断等待时间（封锁延时时间）t1晶闸管有一个阻断能力的恢复时间，只有被封锁的晶闸管恢晶闸管有一个阻断能力的恢复时间，只有被封锁的晶闸管恢复了阻断能力，才能开放另一组晶闸管。复了阻断能力，才能开放另一组晶闸管。t27ms。零电流检测装置有一个最小动作电流。当它发出信号时，主零电流检测装置有一个
16、最小动作电流。当它发出信号时，主电路电流不可能绝对为电路电流不可能绝对为0，必须有一个关断等待时间，必须有一个关断等待时间t1（封锁（封锁延时时间），延时时间），t123ms。确认原方向电流已经为。确认原方向电流已经为0，才能发，才能发出封锁信号，关断原来导通组的触发脉冲。出封锁信号，关断原来导通组的触发脉冲。触发等待时间（开放延时时间）触发等待时间（开放延时时间）t2 构成方法构成方法图中图中C1、C2为延时设置，为延时设置，NAND56也是为触发延时而设计也是为触发延时而设计在与非门的输入上加电容在与非门的输入上加电容C采用采用RC来延时来延时35（4）逻辑保护）逻辑保护“多多1”1”保持
17、电路保持电路由与非门由与非门NAND9及及4个二极管所组成个二极管所组成防止由于逻辑元件故障可能出现两个输出端均为防止由于逻辑元件故障可能出现两个输出端均为“1”1”的情况的情况多多“1”保护电路保护电路若若UF和和UR正常正常NAND9 0Ublf 0，Ublr 0 同时封锁两组脉冲同时封锁两组脉冲确保主电路不发生短路事故确保主电路不发生短路事故NAND9 1 脉冲封锁信号脉冲封锁信号Ublf，Ublr与与UF，UR状态相同状态相同若若 UF 和和 UR 非正常非正常 UF 1 和和 UF 1UF1 和和 UR 0 或或 UF 0 和和UR 136NNYY无环流系统可逆运行曲线无环流系统可逆运行曲线 软件逻辑控制软件逻辑控制IdL Id n n*Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt-n*IVVVIt5 t6-Idm-IdL 电流换向死区电流换向死区37
