【正文】 負(fù)載電流，使電動(dòng)機(jī)在空載或輕載時(shí)可工作在晶閘管裝置的電流連續(xù)區(qū)，以避免電流斷續(xù)引起的非線性對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在不同情況下，會(huì)出現(xiàn)下列不同性質(zhì)的環(huán)流：（1）靜態(tài)環(huán)流——兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流，其中又有兩類：直流平均環(huán)流——由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流——兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流——僅在可逆VM系統(tǒng)處于過(guò)渡過(guò)程中出現(xiàn)的環(huán)流。這里，主要分析靜態(tài)環(huán)流的形成原因，并討論其控制方法和抑制措施。為了防止產(chǎn)生直流平均環(huán)流，應(yīng)該當(dāng)正組處于整流狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)迫讓反組處于逆變狀態(tài)，且控制其幅值與之相等，用逆變電壓把整流電壓頂住，則直流平均環(huán)流為零。于是 且 其中和分別為VF和VR的控制角。由于兩組晶閘管裝置相同，兩組的最大輸出電壓 是一樣的，因此，當(dāng)直流平均環(huán)流為零時(shí)，應(yīng)有 或 176。 如果反組的控制用逆變角表示，則 由此可見，按照上式來(lái)控制就可以消除直流平均環(huán)流，這稱作 a 配合控制。為了更可靠地消除直流平均環(huán)流，可采用 配合控制的有環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖如圖1所示。圖中，主電路由兩組三相橋式晶閘管全控型整流器反并聯(lián)組成，并共用同一路三相電壓。由于采用配合控制方式，在兩組整流器之間沒有直流環(huán)流，但還存在脈動(dòng)環(huán)流，為了限制脈動(dòng)環(huán)流的大小，在主電路中串入了四個(gè)均衡電抗器，用于限制脈動(dòng)環(huán)流。平波電抗器 用于減小電動(dòng)機(jī)電樞電流的脈動(dòng)，減小電樞電流的斷續(xù)區(qū)，改善電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。系統(tǒng)的控制部分采用轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制。由于可逆調(diào)速電流的反饋信號(hào)不僅要反映電樞電流的大小還需要反映電樞電流的方向，因此電流反饋一般用直流電流互感器或霍爾電流檢測(cè)器，在電樞端取電流信號(hào)。為了確保兩組整流器的工作狀態(tài)相反，電流調(diào)節(jié)器的輸出Uc分兩路，一路經(jīng)正組橋觸發(fā)器GTF控制正組橋整流器，另一路經(jīng)倒相器AR 、反組橋觸發(fā)器GTR控制反組橋整流器。圖1 α=β 配合控制的有環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖為了防止晶閘管裝置在逆變狀態(tài)工作中逆變角太小而導(dǎo)致?lián)Q流失敗，出現(xiàn)“逆變顛覆”現(xiàn)象，必須在控制電路中采用限幅作用，形成最小逆變角保護(hù)。與此同時(shí)，對(duì)角也實(shí)施保護(hù)，以免出現(xiàn)而產(chǎn)生直流平均環(huán)流。通常取 主電路采用兩組三相橋式晶閘管裝置反并聯(lián)的可逆線路，其中： 正組晶閘管VF，由GTF控制觸發(fā)，反組晶閘管VR，由GTR控制觸發(fā)。 ——正轉(zhuǎn)時(shí)，VF整流；VR待逆變 ——反轉(zhuǎn)時(shí)，VF待逆變；VR整流。工作原理：系統(tǒng)的起動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程與不可逆雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同，在突加給定信號(hào)為正時(shí)，正組橋工作于整流狀態(tài)，反組橋工作于逆變狀態(tài)，由正組橋向電動(dòng)機(jī)提供正向電流，電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)三個(gè)階段后，進(jìn)入正轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行階段，反組橋僅有少量脈動(dòng)環(huán)流通過(guò)。在突加給定信號(hào)為負(fù)時(shí)，正組橋工作于逆變狀態(tài)，反組橋工作于整流狀態(tài)，由反組橋向電動(dòng)機(jī)提供反向電流，電動(dòng)機(jī)同樣經(jīng)歷電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)三個(gè)階段后，進(jìn)入反轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行階段，而正組橋僅有少量脈動(dòng)環(huán)流?？赡嫦到y(tǒng)的特點(diǎn)在于反轉(zhuǎn)制動(dòng)過(guò)程，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)需要改變轉(zhuǎn)矩的方向，由改變轉(zhuǎn)矩方向即需要改變電樞電流的方向，由于電樞回路存在著電感，電樞電流的流向改變則要經(jīng)歷電流的下降，和反向電流上升和建立的過(guò)程。由于電感是儲(chǔ)能元件，電感儲(chǔ)能與電流有關(guān)，因此電流下降就意味著電感儲(chǔ)能的釋放，電流上升就意味著電感的儲(chǔ)能增加的過(guò)程。因此，電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)制動(dòng)過(guò)程可以分為本橋逆變、它組反接制動(dòng)和它組回饋制動(dòng)三個(gè)主要階段，現(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過(guò)程給予說(shuō)明。(1) 本橋逆變階段。 當(dāng)轉(zhuǎn)速給定由正變負(fù)時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出即電流調(diào)節(jié)器的輸入改變極性，從而電流調(diào)節(jié)器的輸出改變符號(hào)，使正組橋從整流改變?yōu)槟孀儬顟B(tài)，反組橋從逆變改變?yōu)榇鳡顟B(tài)，正轉(zhuǎn)回路的電感能量釋放，由電感反電動(dòng)勢(shì)維持電樞正轉(zhuǎn)回路電流的流通，電動(dòng)機(jī)的正向迅速電流下降，電感儲(chǔ)能經(jīng)正組橋(逆變狀態(tài))流向交流電源，而反組整流器由于不能通過(guò)反向電流，除少量脈動(dòng)環(huán)流外，沒有負(fù)載電流通過(guò)，處于待整流狀態(tài)。因時(shí)間很短，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變。 (2) 它組反接制動(dòng)階段。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的正向電流下降到零后，電感反電動(dòng)勢(shì)作用消失，處于整流狀態(tài)的反組整流器開始輸出電流，電樞電流開始反向，由于整流器輸出電壓與電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的方向相間，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)，電流上升很快。在這階段中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速開始下降，正組整流器同樣由于不能通過(guò)反向電流，除少量脈動(dòng)環(huán)流外，沒有負(fù)載電流通過(guò)，處于待逆變狀態(tài)。(3) 它組回饋制動(dòng)階段。在反接制動(dòng)階段中由于電流上升很快，當(dāng)電流反饋大于電流給定值時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的輸出Uc 又改變極性，使正組整流器處于待整流狀態(tài)，反組整流器處于逆變狀態(tài)，這時(shí)由于電樞反電動(dòng)勢(shì)與整流器輸出電壓反向相反，且電樞反電動(dòng)勢(shì)大于整流器輸出電壓，這時(shí)回路的電流由電樞電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，且經(jīng)反組整流器(逆變狀態(tài))流向交流電源，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電回饋制動(dòng)階段。這階段的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷下降，電動(dòng)機(jī)的慣性儲(chǔ)能經(jīng)反組整流器回輸電網(wǎng)。隨著轉(zhuǎn)速的下降，電樞電動(dòng)勢(shì)也不斷下降，但由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有反向超調(diào)時(shí)，始終保持著最大限幅狀態(tài)，這時(shí)電流調(diào)節(jié)器發(fā)揮作用，維持電動(dòng)機(jī)以最大電流回饋制動(dòng)，即電流調(diào)節(jié)器的輸出隨轉(zhuǎn)速的下降而減小，力圖保持最大的制動(dòng)電流，取得最快的制動(dòng)效果。 如果緊接著反轉(zhuǎn)，的過(guò)程就會(huì)延續(xù)下去，直到反向轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)為止。正轉(zhuǎn)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)啟動(dòng)完全銜接起來(lái)，沒有間斷或死區(qū)。 控制的有環(huán)流可逆調(diào)速方式，在實(shí)際應(yīng)用中由于難以準(zhǔn)確保持的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)時(shí)，就有可能產(chǎn)生直流環(huán)流，使整流器過(guò)載或損壞，故實(shí)際上并不采用，但研究控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)，對(duì)理解直流電動(dòng)機(jī)的可逆過(guò)程有很大幫助。第3章 主回路設(shè)計(jì) 主回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇（一）一般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓是不一致的，所以需要整流變壓器，通過(guò)變壓器進(jìn)行電壓變換，并使裝置于電網(wǎng)隔離，減少電網(wǎng)于晶閘管變流裝置的互相干擾。這里選項(xiàng)用的變壓器的一次側(cè)繞組采用△聯(lián)接，二次側(cè)繞組采用Y聯(lián)接。為整流變壓器的總?cè)萘?，為變壓器一次?cè)的容量，為一次側(cè)電壓,為一次側(cè)電流,為變壓器二次側(cè)的容量，為二次側(cè)電壓，為二次側(cè)的電流，、為相數(shù)。為了保證負(fù)載能正常工作，當(dāng)主電路的接線形式和負(fù)載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側(cè)的電壓只能在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化，為此必須精確計(jì)算整流變壓器次級(jí)電壓。 式中 ——電動(dòng)機(jī)額定電壓； 帶入數(shù)據(jù)得 V 取136V 因此變壓器的變比近似為： 、二次側(cè)相電流的計(jì)算（1） 二次側(cè)相電流的計(jì)算 式中 二次側(cè)相電流計(jì)算系數(shù) ——整流器額定直流電流（A）。 （2） 一次側(cè)相電流的計(jì)算 式中 ——變壓器的變壓比 變壓器一次側(cè)容量 。 變壓器二次側(cè)容量。一次相電壓有效值取決于電網(wǎng)電壓，所以變流變壓器的平均容量為 對(duì)于本設(shè)計(jì) = 設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為的整流變壓器。. 整流元件晶閘管的選型選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓 和額定電流。對(duì)于本設(shè)計(jì)采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按1至6的順序?qū)ǎ谧韪胸?fù)載中晶閘管承受的最大電壓， 而考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過(guò)電壓等因素，還要放寬2～3倍的安全系數(shù)，則晶閘管額定電壓計(jì)算結(jié)果： 取