⏹ Q1触发脉冲相位控制 ⏹ Q2电流脉动及其波形的连续与断续 ⏹ Q3抑制电流脉动的措施 ⏹ Q4晶闸管-电动机系统的机械特性 ⏹ Q5晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数 | ⏹ 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 ⏹ Q1 PWM变换器的工作状态和电压、电流波形 ⏹ Q2 直流脉宽调速系统的机械特性 ⏹ 湮灭反应Q3 PWM控制与变换器的数学模型 ⏹ Q4 电能回馈与泵升电压的限制 |
1.2 | V-M系统的主要问题 本节讨论V-M系统的几个主要问题： Q1 触发脉冲相位控制。 Q2 电流脉动及其波形的连续与断续。 Q3 抑制电流脉动的措施。 Q4 晶闸管-电动机系统的机械特性。 Q5 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。 |
Q1 | 触发脉冲相位控制 |
• V-M系统等效电路分析 若把整流装置内阻移到装置外边，看成是其负载电路电阻的一部分，则整流电压可用其理想空载瞬时值ud0 和平均值 Ud0 来表示，相当于用图示的等效电路代替实际的整流电路。 | |
瞬时电压平衡方程 式中 E — 电动机反电动势（V）； id — 整流电流瞬时值（A）； L — 主电路总电感（H）； R — 主电路等效电阻（）， R = Rrec + Ra + RL。 | |
空载整流电压平均值Ud0 ⏹ 对南京栖霞区疫情ud0进行积分，即得理想空载整流电压平均值Ud0 。 ⏹ 用触发脉冲的相位角 控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。 ⏹ Ud0与触发脉冲相位角 的关系因整流电路的形式而异，对于一般的全控整流电路，当电流波形连续时，Ud0 = f () 可用下式表示 (1-5) | |
• 整流电压的平均值计算 式中 — 从自然换相点算起的触发脉冲控制角； Um — = 0 时的整流电压波形峰值（V）； M — 交流电源一周内的整流电压脉波数。 对于不同的整流电路，它们的数值见<表1-1>。 * U2 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。 • 整流与逆变状态 ⏹ 当 0 < < /2 时，Ud0 > 0 ，晶闸管装置处于整流状态，电功率从交流侧输送到直流侧； ⏹ 当 /2 < < max 时， Ud0 < 0 ，装置处于有源逆变状态，电功率反向传送。（有源逆变的条件？） | |
逆变颠覆限制 避免逆变颠覆，应设置最大的移相角限制。相控整流器的电压控制曲线如下图 <图1-8 相控整流器的电压控制曲线> | |
Q2 | 电流脉动及其波形的连续与断续 ⏹ V-M系统中，由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况。这不同于G-M系统。 ⏹ 电流连续--当V-M系统主电路有足够大的电感量，而且电动机的负载也足够大时，整流电流便具有连续的脉动波形。 ⏹ 电流断续---当电感量较小或负载较轻时，在某一相导通后电流升高的阶段里，电感中的储能较少；等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已经衰减到零，于是，便造成电流波形断续的情况。 |
• V-M系统主电路的输出 <图1-9 V-M系统的电流波形> 电流波形断续 给用平均值描述的系统带来一种非线性因素，引起机械特性的非线性，影响系统的运行性能。应予避免。 | |
Q3 | 抑制电流脉动的措施 在V-M系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是： ⏹ 设置平波电抗器； ⏹ 增加整流电路相数； ⏹ 采用多重化技术。 |
平波电抗器的设置与计算 ⏹ 单相桥式全控整流电路 ⏹ 三相半波整流电路 ⏹ 三相桥式整流电路 | |
甲壳素壳聚糖E.g.多重化整流电路 如图电路为由2个三相桥并联而成的12脉波整流电路，使用了平衡电抗器来平衡2组整流器的电流。 <图：并联多重联结的12脉波整流电路> | |
Q4 | 晶闸管-电动机系统的机械特性 当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为 （1-9） 式中 Ce—电机在额定磁通下的电动势系数,Ce = KeN 。 式（1-9）等号右边 Ud0 表达式的适用范围见表1-1。 |
（1）电流连续情况 ⏹ 如图，改变，得一族平行直线。这和G-M系统的特性很相似。图中电流较小的部分画成虚线，表明这时电流波形可能断续，上式不再适用了。 ⏹ 说明：只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个线性的可控电压源。 | |
（2）电流断续情况 当电流断续时，由于非线性因素，机械特性方程要复杂得多。 以三相半波整流电路构成的V-M系统为例，电流断续时机械特性须用下列方程组表示 （1-10） （1-11） | |
(3)电流断续机械特性计算 当阻抗角 值已知时，对于不同的控制角浙江世贸中心，可用数值解法求出一族电流断续时的机械特性。 对于每一条特性，求解过程都计算到= 2/3为止，因为 角再大时，电流便连续了。对应于 = 2/3 的曲线是电流断续区与连续区的分界线。 | |
(4)V-M系统机械特性 <图1-11> 完整的V-M系统机械特性 (5) V-M系统机械特性的特点 图1-11绘出了完整的V-M系统机械特性，分为电流连续区和电流断续区。由图可见： ⏹ 当电流连续时，特性还比较硬； ⏹ 断续段特性则很软，而且呈显著的非线性，理想空载转速翘得很高。 | |
Q5 | 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数 在进行调速系统的分析和设计时，可以把晶闸管触发和整流装置当作系统中的一个环节来看待。 门槛人口 |
⏹ 应用线性控制理论进行直流调速系统分析或设计时，须事先求出这个环节的放大系数和传递函数。 ⏹ 实际的触发电路和整流电路都是非线性的，只能在一定的工作范围内近似看成线性环节。 ⏹ 由实测特性计算（next page）： ----如有可能，最好先用实验方法测出该环节的输入-输出特性曲线，图1-13是采用锯齿波触发器移相时的特性。 ----设计时，希望整个调速范围的工作点都落在特性的近似线性范围之中，并有一定的调节余量。 | |
Ks 由实测特性计算 | • 晶闸管触发和整流装置的放大系数的计算 晶闸管触发和整流装置的放大系数可由工作范围内的特性率决定，计算方法是 (1-12) <图1-13> 晶闸管触发与整流装置的输入-输出特性和的测定 |
Ks 根据装置的参数估算 | 如果不可能实测特性，只好根据装置的参数估算。 ⏹ 例如： 设触发电路控制电压的调节范围为 Uc = 0~10V 相对应的整流电压的变化范围是 Ud = 0~220V 可取 Ks = 220/10 = 22 |
• 晶闸管触发和整流装置的传递函数 • 在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的。(纯滞后环节的传递函数？待定参数？) • 众所周知，晶闸管一旦导通后，控制电压的变化在该器件关断以前就不再起作用，直到下一相触发脉冲来到时才能使输出整流电压发生变化，这就造成整流电压滞后于控制电压的状况。 | |
(2)最大失控时间计算 | 显然，失控制时间是随机的，它的大小随发生变化的时刻而改变，最大可能的失控时间就是两个相邻自然换相点之间的时间，与交流电源频率和整流电路形式有关，由下式确定 (1-13) 式中 f--流电流频率（Hz）；m-一周内整流电压的脉冲波数。 |
(3)Ts 值的选取 | 相对于整个系统的响应时间来说，Ts 是不大的，在一般情况下，可取其统计平均值 Ts = Tsmax /2，并认为是常数。也有人主张按最严重的情况考虑，取Ts = Tsmax 。<表1-2>列出了不同整流电路的失控时间。 |
(4)传递函数的求取 | 用单位阶跃函数表示滞后，则晶闸管触发与整流装置的输入-输出关系为 按拉氏变换的位移定理，晶闸管装置的传递函数为 由于式（1-14）中包含指数函数，它使系统成为非最小相位系统，分析和设计都比较麻烦。 |
(5)近似传递函数 | 为了简化，先将该指数函数按台劳级数展开，则式（1-14）变成 考虑到 Ts 很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节。 |
(6) 晶闸管触发与整流装置动态结构 | <图1-15> 晶闸管触发与整流装置动态结构框图 |
本文发布于:2023-08-14 05:06:56，感谢您对本站的认可！
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