4.1直流pwm可逆系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第4章,可逆控制和弱磁控制的直流调速系统,电力拖动自动控制系统,运动控制系统,内 容 提 要,直流PWM可逆直流调速系统,V-M可逆直流调速系统,弱磁控制的直流调速系统,可逆调速系统,电动机除电动转矩外还须产生制动转矩，实现生产机械快速的减速、停车与正反向运行等功能。,在转速和电磁转矩的坐标系上，就是四象限运行的功能，,这样的调速系统需要正反转，故称可逆调速系统。,图4-1 调速系统的四象限运行,4.1直流PWM可逆调速系统,PWM变换器电路有多种形式，可分为不可逆与可逆两大类，,还有一种带制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统，其电流能够反向。之所以不可逆是因为平均电压始终大于零，因而转速不能反向。,如果要求转速反向，需要改变PWM变换器输出电压的正负极性，使得直流电动机可以在四象限中运行，由此构成了可逆的PWM变换器-直流电动机系统。,4.1.1 桥式可逆PWM变换器,图4-2桥式可逆PWM变换器电路,图4-3 双极式控制可逆PWM变换器的驱动电压、输出电压和电流波形,在一个开关周期内，,当0tton时，UAB=US，电枢电流id沿回路1流通；,当tont,1/2时，,为正，电动机正转；当,1/2时，,为负，电动机反转；当,=,1/2时，,=0，电动机停止。,4-1,4-2,优点,双极式控制的桥式可逆PWM变换器有以下优点：,1电流一定连续；,2可使电动机在四象限运行；,3电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区；,4低速平稳性好，系统的调速范围大；,5低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。,缺乏,双极式控制方式的缺乏之处是：,在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。,4.1.2 直流PWM可逆直流调速系统,转速反向的过渡过程,a点过渡到b点，,I,d,从正向,I,dL,降低为零。,b点过渡到c点 ，,I,d,从零反向上升到允许的制动电流-,I,dm,。,c点过渡到d点 ，回馈制动状态，转速将减速到0 。,d点过渡到e点 ，反向起动状态 ,转速要超调，转速环退饱和 。,在f点稳定工作，电枢电流与负载电流-,I,dL,相等。,图4-4 在坐标系上表示的电动机反向轨迹,4.1.3 直流PWM功率变换器的能量回馈,图4-5桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图,整流器,H型桥式PWM变换器,放电电阻,滤波大电容,泵升电压,当可逆系统进入制动状态时，直流PWM功率变换器把机械能变为电能回馈到直流侧，,由于二极管整流器导电的单向性，电能不可能通过整流器送回交流电网，只能向滤波电容充电，使电容两端电压升高，称作泵升电压。,在大容量或负载有较大惯量的系统中，不可能只靠电容器来限制泵升电压，,当PWM控制器检测到泵升电压高于规定值时，开关器件VT,b,导通，使制动过程中多余的动能以铜耗的形式消耗在放电电阻中。,限流电阻,如果在大容量的调速系统中希望实现电能回馈到交流电网，以取得更好的制动效果并且节能，可以在二极管整流器输出端并接逆变器，把多余的电能逆变后回馈电网。,在突加交流电源时，大电容量滤波电容C相当于短路，会产生很大的充电电流，容易损坏整流二极管。为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻。,合上电源后，经过延时或当直流电压到达一定值时，闭合接触器触点K把电阻短路，以免在运行中造成附加损耗。,4.1.4 单片微机控制的PWM可逆直流 调速系统,三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流PWM变换器得到可调的直流电压，给直流电动机供电。,检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，转速检测用数字测速。,微机控制具备故障检测功能，对电压、电流、温度等信号进行实时监测和报警。,一般选用专为电机控制设计的单片微机，配以显示、键盘等外围电路，通过通信接口与上位机或其他外设交换数据。,图4-6 微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图,控制软件一般采用转速、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含有扰动，常采用阻容电路滤波，但滤波时间常数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方法。,转速调节器ASR和电流调节器ACR大多采用PI调节，当系统对动态性能要求较高时，还可以采用各种非线性和智能化的控制算法，使调节器能够更好地适应控制对象。,