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有环流调速系统及其控制方法

2014-12-9 08:14| 编辑:电工学习网| 查看: 10185| 评论: 0

    一、α =β 配合控制的有环流可逆调速系统
    α =β 配合控制可以清除直流平均环流,但一定有瞬时脉动环流存在,所以是有环流可逆调速系统,并是自然环流,其系统原理框图如下:

    ① 主电路
    a) 主电路采用两组三相桥式晶闸管装置反并联的可逆线路,其中:
    ·正组晶闸管VF,由GTF控制触发,
        —正转时,VF整流;
        —反转时,VF逆变。
    ·反组晶闸管VR,由GTR控制触发,
        —反转时,VR整流;
        —正转时,VR逆变。
    b) 4个环流电抗器 L c1~Lc4。 L d 为平波电抗器。
    c) 变压器 (TM) 付端绕组一套,给正反组VT供电。
    ② 控制电路
    a) 直流电流互感器或霍尔变换器( TA ),其输出作为电流负反馈。(不用交流互感器是由于其不能反映极性)
    b) 控制电路采用典型的转速、电流双闭环系统,其中:
    ASR设置了双向输出限幅电路,以限制最大起制动电流;
    ACR设置双向输出限幅电路,以限制最小控制角 αmin 与最小逆变角 β min 。
    ASR、ACR 设计方法与第二章一样。
    c) GTR前加反向器( AR )满足α =β 要求。
    当Uct=+,VT—整流;VR—逆变。
    当Uct= -,VR—整流; VT—逆变。
    d) 给定接两个电位器,分别控制正反向,由KF、KR 接触器触点切换。
    根据可逆系统正反向运行的需要,给定电压、转速反馈电压、电流反馈电压都应该能够反映正和负的极性。这里
    ·给定电压:正转时,KF↓( 闭合 ), U*n=“+”;
    反转时,KR↓( 闭合 ), U*n=“-”。

    5. α =β工作制的优缺点
    ·优点:
    ①正组整流时,反组待逆变
    ②反组逆变时,正组待整流
    ③有利于减少电流不连续对系统的影响
    ·缺点:对元件要求高
    因一旦出现 α < β(略小于)则产生较大平均直流环流,且电抗器无能为力。(电抗器对直流不起作用,VT内阻很小)
    ·解决:采用α > β工作制能保证逆变电压总大于整流电压,保证没有直流平均环流。
    设为最小逆变角,
    则

    零位整定: U ct=0 时 ,

    缺点:移相范围缩小,VT容量没有得到充分利用;起动时造成了控制死区。
    二、制动过程分析
    可逆调速系统的起动过程与不可逆系统没有什么区别,只是制动过程有它的特点,而反转过程就是正向制动过程和反向起动过程衔接起来的,因此只着重讨论一下制动过程。
    整个正向制动过程由于电流方向的不同分成两个阶段。第一个阶段电流I d 由+I dl → 0,其方向未变,只能通过正组晶闸管桥流通,处于逆变状态。→叫本桥逆变阶段。
    第二个阶段Id变负,I d 由0 → –I dm →(再到 ) 0,电流流过反向桥,在允许–I dm ( 最大制动电流 )下转速迅速降低。→反桥制动阶段。
    如果按两个阶段中物理量变化的的特点来分,则本桥逆变阶段就是电流降落阶段,而反桥制动阶段则为转速降落阶段。
    现以正向制动为例,说明有环流可逆调速系统的制动过程。

    (一)本桥逆变(电流降落 )阶段( I )
    1. 正常运行时( 0—t1 ):
    U *n= +,U n= -,U *i= -,U i= +, U ct=+, /U ct= - 。
    则 α f < 90°VF正组整流,U dof=+;
    α r > 90°VR反组待逆变,U dor=+
    VF正组U dof提供能量供R消耗、使 M 工作在电动状态、使 L 吸收能量
    ◎有环流系统正向运行状态
    2. 发出停车指令后( KF↑) :
    U *n= 0,∵U n= -,∴U n=U n= -,ASR输出
    U *i= +U *im,∵U i= +,在+U *im+U i作用下,
    ACR输出→ -Uctm VF:β f=β min 逆变
    VR:α r=α min 待整流 此时,U dof= -,n、E基本不变,
    Udof=IR+E+LdId/dt
    ∴I d迅速↓,是靠L释放能量反对I d减少,且维持Id为正。
    很大。大部分能量通过 VF 回馈电网,所以称作“本组逆变阶段”。由于电流的迅速下降,这个阶段所占时间很短,转速来不及产生明显的变化。
    (二)反桥制动( 转速降落 )阶段( Ⅱ )
    当主电路电流下降过零时,本组逆变终止,第 I 阶段结束,转到反组 VR 工作,开始通过反组制动。从这时起,直到制动过程结束,统称“反桥制动阶段”,这一阶段较复杂,可分成三个子阶段:
    ·反桥建流子阶段;
    ·反桥逆变子阶段;
    ·反桥减流子阶段。
    1. 反桥建流子阶段 ( Ⅱ1 )
    ① U *i= +U *im,i d=0,ACR输出: -U ctm
    ② -U ctm : VF — 逆变|U dof|
    VR —整流 |U dor|
    ,E与|U dor|方向一致
    E+U dor =IdR+LdId/dt 能量被R消耗,L吸收。
    -I d ↑( 迅速反向增加 ) → -I dm
    M:反接制动 ,n开始↓
    2. 反桥逆变子阶段( Ⅱ2 )
    -I d↑→– I dm 并略有超调时,U *i= U *im<β I d
    U i= -,ACR 退出饱和,U ct由负变正( 急剧 ),
    U ct= +:VF —待整流状态 VR—逆变状态
    此后,在ACR的调节作用下,力图维持接近最大的反向电流 – I dm ,因而
   
E = U dor+I dR+LdId/dt
    M在恒减速条件下回馈制动,把动能转换成电能,其中大部分通过 VR 逆变回馈电网,R消耗一部分。
    M:发电制动状态。n↓,E↓
    要求U dor↓(以维持I d不变),则U ct↓(线性)
    ACR给定不变,维持恒值 U i=U *im - β I d>0
    这个阶段所占的时间最长,是制动过程中的主要阶段
    3. 反桥减流子阶段 ( Ⅱ3 )
    由 E = U dor+I dR+LdId/dt 可知,
    当U dor↓→ 0,E 继续↓,这时I d 从 – I dm↓
    最后,n=0,E=0
    在电流衰减过程中,电感 L上的感应电压 LdId/dt 支持着反向电流,并释放出存储的磁能,如果电机很快停止,整个制动过程便结束了。
    如果考虑到其它因素,如L存储的磁能较大,电机的转速在最后一小段时间里有一些不同情况。
    ◎各阶段的动力源
    本组逆变:电感L 释放能量感应出很大的电压。
    反桥制动
    反桥建流:反组整流电压和电机电动势给回路提供了大的电压。
    反桥逆变:ASR的输出U im*(ACR的输入)迫使电路电流维持较大值不变
    反桥减流:L 中储存的能量和电机的动能在电流的急剧下减过程中释放出来。

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