湘潭大学：《电力拖动自动控制系统》第四章 可逆调速系统和位置随动系统

电力拖动自动控制系统 第4章 可逆调速系统和位置随动系统

可逆调速系统和位置随动系统 电力拖动自动控制系统 第 4 章

本章在前三章的基础上进一步探讨可逆 调速系统和位置随动系统。考虑到大多数 学校教学学时的限制和电气工程及其自动 化专业的一般教学需求,本课件选择可逆 调速系统为主要内容

本章在前三章的基础上进一步探讨可逆 调速系统和位置随动系统。考虑到大多数 学校教学学时的限制和电气工程及其自动 化专业的一般教学需求，本课件选择可逆 调速系统为主要内容

41可逆直流调速系统 内容提要 ■问题的提出 ■晶闸管电动机系统的可逆线路 ■晶闸管电动机系统的回馈制动 ■两组晶闸管可逆线路中的环流 ■有环流可逆调速系统 ■无环流可逆调速系统

4.1 可逆直流调速系统 内容提要 ◼ 问题的提出 ◼ 晶闸管-电动机系统的可逆线路 ◼ 晶闸管-电动机系统的回馈制动 ◼ 两组晶闸管可逆线路中的环流 ◼ 有环流可逆调速系统 ◼ 无环流可逆调速系统

4.1.0问题的提出 有许多生产机械要求电动机既能正转, 又能反转,而且常常还需要快速地起动 和制动,这就需要电力拖动系统具有四 象限运行的特性,也就是说,需要可逆 的调速系统

4.1.0 问题的提出 有许多生产机械要求电动机既能正转， 又能反转，而且常常还需要快速地起动 和制动，这就需要电力拖动系统具有四 象限运行的特性，也就是说，需要可逆 的调速系统

4.1.0问题的提出(续) 改变电枢电压的极性,或者改变励磁 磁通的方向,都能够改变直流电机的旋 转方向,这本来是很简单的事 然而当电机采用电力电子装置供电时, 由于电力电子器件的单向导电性,问题 就变得复杂起来了,需要专用的可逆电 力电子装置和自动控制系统

4.1.0 问题的提出（续） 改变电枢电压的极性，或者改变励磁 磁通的方向，都能够改变直流电机的旋 转方向，这本来是很简单的事。 然而当电机采用电力电子装置供电时， 由于电力电子器件的单向导电性，问题 就变得复杂起来了，需要专用的可逆电 力电子装置和自动控制系统

41.1单片微机控制的PWM可逆直流调速系统 中、小功率的可逆直流调速系统多采 用由电力电子功率开关器件组成的桥式可 逆PWM变换器,如本书第1.3.1节中第2 小节所述。第1.34节图1-2绘出了PWM 可逆调速系统的主电路,其中功率开关器 件采用IGBT,在小容量系统中则可用将 IGBT、续流二极管、驱动电路以及过流 欠压保护等封装在一起的智能功率模块 IPM

4.1.1 单片微机控制的PWM可逆直流调速系统 中、小功率的可逆直流调速系统多采 用由电力电子功率开关器件组成的桥式可 逆PWM变换器，如本书第 1.3.1 节中第 2 小节所述。第1.3.4 节图1-22 绘出了 PWM 可逆调速系统的主电路，其中功率开关器 件采用 IGBT ，在小容量系统中则可用将 IGBT、续流二极管、驱动电路以及过流、 欠压保护等封装在一起的智能功率模块— IPM

系统组成 UR 单片微机 U ASR CR UPW GD UPEM 电平转换 TA 电平转换 图4-1PWM可逆直流调速系统原理图

• 系统组成 图4-1 PWM可逆直流调速系统原理图

系统组成(续) 图中 ■UR—整流器; ■UPEM一桥式可逆电力电子变换器,主电 路与图1-22相同,须要注意的是,直流变 换器必须是可逆的; ■GD一驱动电路模块,内部含有光电隔离电 路和开关放大电路;

系统组成（续） 图中 ◼ UR—整流器； ◼ UPEM—桥式可逆电力电子变换器，主电 路与图1-22相同，须要注意的是，直流变 换器必须是可逆的； ◼ GD—驱动电路模块，内部含有光电隔离电 路和开关放大电路；

系统组成(续) ■UPW-PWM波生成环节,其算法包含在单 片微机软件中; ■TG—为测速发电机,当调速精度要求较高 时可采用数字测速码盘; ■TA霍尔电流传感器 ■给定量n,Fa和反馈量m,h都已经是数 字量

系统组成（续） ◼ UPW—PWM波生成环节，其算法包含在单 片微机软件中； ◼ TG—为测速发电机，当调速精度要求较高 时可采用数字测速码盘； ◼ TA—霍尔电流传感器； ◼ 给定量 n * ，I * d和反馈量 n，Id 都已经是数 字量

系统控制 该原理图的硬件结构如图3-4所示,控制 系统一般釆用转速、电流双闭环控制,电 流环为内环,转速环为外环,内环的采样 周期小于外环的采样周期。无论是电流采 样值还是转速采样值都有交流分量,常采 用阻容电路滤波,但阻容值太大时会延缓 动态响应,为此可采用硬件滤波与软件滤 波相结合的办法

• 系统控制 该原理图的硬件结构如图3-4所示，控制 系统一般采用转速、电流双闭环控制，电 流环为内环，转速环为外环，内环的采样 周期小于外环的采样周期。无论是电流采 样值还是转速采样值都有交流分量，常采 用阻容电路滤波，但阻容值太大时会延缓 动态响应，为此可采用硬件滤波与软件滤 波相结合的办法