【正文】 — 兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時出現(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生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。 （ 2）動態(tài)環(huán)流 —— 僅在可逆 VM 系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。 為了防止產生直流平均環(huán)流，應該當正組處于整流狀態(tài)時，強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dofU頂住，則直流平均環(huán)流為零。 由于兩組晶閘管裝置相同，兩組的最大輸出電壓 max0dU是一樣的，因此，當直流平均環(huán)流為零時， 應有 fr ?? coscos ?? 或 orf180??? 如果反組的控制用逆變角r?表示，則 rf ?? 10 由此可見，按照 上 式來控制就可以消除直流平均環(huán)流，這稱作 ???配合控制。 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 。平波電抗器 dL 用于減小電動 機電樞電流的脈動，減小電樞電流的斷續(xù)區(qū)，改善電動機的機械特性。由于可逆調速電流的反饋信號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器，在電樞端取電流信號。 ML dL c 1L c 2L c 3L c 4V RV FT M 1G T FG T RA RA C RA S RU c U cU i * U iR P 2R P 1+ 1 5 V 1 5 VS 1S 2T G U n~U n *圖 1 α =β 配合控制的有環(huán)流直流可逆調速系統(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 逆變角太小而導致?lián)Q流失敗，出 11 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min?保護。通常取 0minmin 30?? ? 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) 。 工作原理： 系統(tǒng)的起動和運行過程與不可逆雙閉環(huán)調速系統(tǒng)相同，在突加給定信號 nU*為正時，正組橋工作于整流狀態(tài)，反組橋工作 于逆變狀態(tài)，由正組橋向電動機提供正向電流，電動機經歷電流上升、恒流升速和轉速調節(jié)三個階段后，進入正轉穩(wěn)定運行階段，反組橋僅有少量脈動環(huán)流通過。 可逆系統(tǒng)的特點在于反轉制動過程，電動機反轉需要改變轉矩的方向，由Ne ICeT ??改變轉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歷電流的下降，和反向電流上升和建立的過程。因此，電動機的反轉制動過程可以分為本橋逆變、 它組反接 制動和 它組 回饋制動三個主要階段，現(xiàn)以正轉到反轉的過程給予說明。 當轉速給定由正變負時，轉速調節(jié)器的輸出即電流調節(jié)器的輸入iU*改變極性，從而電流調節(jié)器的輸出cU改變符號，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)?待 整流狀態(tài)，正轉回路的電感能量釋放，由電感反電動勢維持電樞正轉回路電流的流通，電動機的正向 迅速 電流下降，電感儲能經正組橋 (逆變狀態(tài) )流向交流電源，而反組整流器由于不能通過反向電 12 流，除少量脈動環(huán)流外，沒有負載電流通過，處于待整流 狀態(tài)。 (2) 它組反接 制動階段。在這階段中，電動機的轉速開始下降，正組整流器同樣由于不能通過反向電流，除少量脈動環(huán)流外，沒有負載電流通過，處于待逆變狀態(tài)。 在反接制動階段中由于電流上升很快，當電流反饋大于電流給定值時，電流調節(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)，這時由于電樞反電動勢與整流器輸出電壓反向相反，且電樞反電動勢大于整流器輸出電壓，這時回路的電流由電樞電動勢產生，且經反組整流器 (逆變狀態(tài) )流向交流電源，電動機進入發(fā)電回饋制動階段。隨著轉速的下降，電樞電動勢也不斷下降，但由于轉速調節(jié)器的輸出在電動機轉速沒有反向超調時，始終保持著最大限幅狀態(tài)，這時電流調節(jié)器發(fā)揮作用，維持電動機以最大電流回饋制動，即電流調節(jié)器的輸出隨轉速的下降而減小 ，力圖 保持最大的制動電流，取得最快的制動效果。正轉制動和反轉啟動完全銜接起來，沒有間斷或死區(qū)。 13 第 3 章 主回路設計 主回路參數計算及元器件選擇（一） 整流變壓器的參數計算 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電壓是不一致的，所以需要 整 流變壓器，通過變壓器進行電壓變換，并使裝置于電網隔離，減少電網于晶閘管變流裝置的互相干擾。 S 為整流變壓器的總容量 ， 1S為變壓器一次側的容量， ?1U為一次側電壓 ,1I 為一次側電流 , 2S 為變壓器二次側的容量 ， 2為二次側電壓 ， 2I 為二次側的電流， 1m 、 2m 為相數。 3/)~(2 NU?? 式中 NU—— 電動機額定電壓； 帶入數據得 ~)~(2 ????V 取 136V 因此變壓器的變比近似為： ??? ??UUK 、二次側相電流的計算 （ 1） 二次側相電流 2I的計算 dNIVIKI ?2 式中 ——IVK二次側相電流計算系數 dNI—— 整流器額定直流電流（ A）。 變壓器二次側容量 2IU??。 . 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TnU 和額定電流 )(AVTI 。 )(AVTI 晶閘管額定電流 )(AVTI 的 有效值大于流過元件實際電流的最大有效值。 已知 Ad ? ?? m ax31 dVT II 15 可得晶閘管的額定電流 )(AVTI 計算結果 ： ? ? AII VTAVT ~)2~( ?? 取 16A 本設計選用晶閘管的型號為 KP20 額定電壓： TnU 1000V 額定電流： ()TAVI 16A 電抗器的設計 為了限制整流 電流的脈動、保持整流電流連續(xù)，通常在變流器的直流輸出側接入帶有氣隙的電抗器，稱作平波電抗器。 aL（ mH) mHa ? T（ mH) ? H(mH) mHH ? 主回路參數計算及元器件選擇（二） 過電壓保護 圖 31 交流測過電壓保護（阻容吸收保護） 阻 容吸收保護通常在變壓器二次側并接電阻 R和電容 C串聯(lián)支路進行保護。 本系統(tǒng) S=AKV? ?2U=136V emI=3A dlU=3V FC ? 2 ???? 取 5F? ???? 2R 取 11? +~WUV 圖 32 直流側過于保護 直流側過電壓保護可以用阻容或壓敏電阻，但采用阻容保護容易影響系 17 統(tǒng)的快速性，并造成 dtdi/加大（上升率大會使 SCR 誤導通）。 壓敏電阻標稱電壓 mAU1按下式選擇，即 DCmA U)2~(1 ? 式中 DC—— 正常工作時加壓敏電阻兩端的直流電壓（ V）。 選型：壓敏電阻規(guī)格為 10K681。阻容保護的元件參數可以根據表 31 列出經驗數據選定。 電阻功率 RP（ W）為 62 10 ??? mR fCUP 式中 f—— 電源頻率（ Hz） C—— 電容值（F?） mU—— 晶閘管工作電壓峰值（ V）。 電容的 耐壓值 VU ~)~( ??? 過電流保護 1）交流一次側過電流保護 交流一次側過電流保護可通過斷路器實現(xiàn) Q FL 1L 2L 3 圖 34 交流一次過電流保護 低壓斷路器的沖擊電流為 I A? ? ? ? 斷路器的型號為： DZ5 2）交流二次側過電流保護 ~+UV 圖 35 交流二 次過電流保護 額定電壓應大于線路正常工作電壓的有效值，即 VVUKU UTFN 2 ???? ? 額定電流：AII AVTFN 16)( ?? 則選型為 RS3/25020。 造成晶閘管過電流的主要因素有：電網電壓波動太大，電動機軸上負載 19 超過允許值，電路中管子誤導通以及管子擊 穿短路簡單游等。 +~WUV 圖 36 晶閘管過電流保護 快速熔斷器的選擇主要考慮以下兩個方面： （ 1） 快速熔斷器的額定電壓應大于線路正常工作電壓的有效值，即 VVUKU UTFN 2 ??? ?? 取 240V。 AII AVTFN 16)( ?? 則選型為 RS3/25020。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時刻進行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)?；虿捎孟喔?60176。 （ 2）觸發(fā)脈沖應有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應增大為器件最大觸發(fā)電流 3～ 5 倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達 1～2A∕ us。 20 （ 4）應有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。 37。 VD VD2 用來消除負半周波。 U s a U s cU s bQ F 圖 310 同步信號變壓器 勵磁回路設計 L 1L 2L 3NK IR P 圖 311 勵磁回路設計 22 本設計要求勵磁額定電壓 220V，則可通過三相半波進行整流，通過 RP進行 電壓調節(jié)，使勵磁線圈兩側電壓為 220V。 23 第 4 章 控制回路設計 電流環(huán)設計 轉速的變化往往比電流變化慢得多，對電流環(huán)來說，反電動勢是一個變化較慢的擾動，在電流的瞬變過程中，可以 認為反電動勢基本不變。這時，電流環(huán)如圖 41 所示。 如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內，同時把給定信號改成 U*i(s) /? ，則電流環(huán) 便等效成單位負反饋系統(tǒng)。 * ( )iUs?A C R ( 1 ) ( 1 )sliKRT s T s???()cUs ()dIs1oiTs? ? 圖 42電流環(huán)的動態(tài)結構框圖及其化簡（等效成單位負反饋系統(tǒng)） 最后，由于 Ts 和 Toi 一般都比 Tl 小得多，可以當作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數為 T∑ i = Ts + Toi 三相橋式電路的平均失控時間為 ： ? 24 電流濾波時間常數 oiT 。 電流環(huán)結構圖最終簡化成 如 圖 36 所示 。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用 PI 型電流調節(jié)器其傳遞函數為： ssKsW iiiACR ?? )1)( ?? 式中 iK—— 電流調節(jié)器的比例系數； i?—— 電流調節(jié)器的超前時間常數。電流環(huán)開環(huán)增益：要求 5%i?? 時， 表 41 典型 I型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標和頻域指標與參數的關系 參數關系 KT 阻尼比? 超調量 ? 0% % % % % 上升時間 rt ? 峰值時間p