置进入逆变状态。电枢电流Id减小,主回路电感通过处于逆变状态的正组整流装置将能量回送电网。此过程一直进行到Id衰减到零,本桥逆变结束。
②.第一次切换
当Id衰减到零,本桥逆变结束,零电流检测器输出UI从1态变为0 态,经封锁延时tdbl,逻辑装置的输出U1从0态变为1态,封锁正组整流装置触发脉冲,再经开放延时tdt,U2由1态变为0态,开放反组晶闸管整流装置脉冲。但是,在tdt延时过程中,逻辑装置输出U1已经变为1态,而U2还没有变为0态仍是1态,但由于推?环节的T型滤波网络的惯性,可以将逆变状态保持一小段时间,避免了换向时电流的冲击。
③.他桥逆变阶段
经过tdt延时后,逻辑装置的输出U2变为0态。此阶段电流调节器输出退出负限幅值,向正的Uctf变化,?前移(向增大方向移),当反组的逆变电压小于电动机反电势后,建立反向组的逆变电流。在反电势作用下,这个逆变电流上升到(?Idm)后,电动机的转速n直线下降,反组整流装置处于有效逆变状态,电动机处于发电制动状态,通过反组整流装置逆变将电机的机械能回馈到电网,称此过程为它桥回馈制动。
待电动机转速下降到新的转速给定电压后,转速调节器的输入偏差为正,转速调节器的输出Ui*退出限幅成为负值。由于此时电枢电流不为零,逻辑装置输出不翻转。这时电流调节器输出为负的限幅值Uctf,则?min?30?,反组整流装置输出逆变电压又变为最大值,使反组逆变电流减小,在主回路电感两端产生感应电势,阻碍逆变电流减小。电感释放能量,维持反组继续逆变工作。此过程仍为它桥逆变,其作用迫使逆变电流衰减到零。
④.第二次切换
当反组逆变电流衰减到零后,逻辑装置经tdbl延时,U2变为1态,封锁反组脉冲,再经tdt延时,U1变为0态,开放正组脉冲。待电流调节器输出Uctf变为正值并且正组整流电压Ud1?E后,建立整流电流Id1,使正组整流装置又重新进入整流状态工作。电枢电流开始上升,待电流上升到负载电流值并略有超调后,经系统调节作用,使系统重新稳定于正向低速度运行状态。
1.3 正转制动
*当给定停车命令后,Un?0,由于机械惯性,转速负反馈仍存在,在它的作
用下,转速调节器的输出Ui*由负变正。因此DPT输出UT由―0‖变―1‖,如图5-1
所示。但是只要电流未衰减到零,DPZ输出UI仍为―1‖。或非门HF1、HF2状态不变,逻辑装置总输出状态亦不变,仍维持正组整流装置电流导通,只有当DPZ输出变为―0‖即电流过零了,或非门HF2输出的状态才改变,由―0‖变为―1‖,HF4输出的状态由―1‖变为―0‖,致使HF3的输出由―0‖变―1‖。经延时电路延时3ms后输出由―0‖变―1‖,逻辑装置输出至正组触发器的脉冲封锁信号U1由―0‖经tdbl延时后变―1‖,即当电流过零后正组整流装置的脉冲经tdbl封锁延时后被封锁。在HF4输出的状态由―1‖变―0‖后,经延时电路,延时10ms后输出由―1‖变―0‖,故它的输出由―1‖变―0‖时延时tdt(7ms)逻辑装置输出至反组触发器的脉冲封锁信号U2由―0‖经tdt延时后变―1‖,即当电流过零后反组整流装置的脉冲经tdt开放延时后开放。
从制动过程来看大体可以分为两个阶段。制动的第一阶段是主回路电流过零以前,这是由于转速调节器输出Ui*改变了极性,正组触发装置GTF的输入移相控制信
图5-1 制动时的逻辑电路图
号Uctf变负,而正组整流装置仍然是导通的,故处于逆变状态。主回路电感很快衰减,释放能量,通过处于逆变状态的正组整流装置将能量送回电网,这个过程称为―本桥逆变‖过程。这个过程是很短的,因为此刻Ldi?Udf?E(E—电机dt的反电势,Udf—正组整流装置的逆变电压),所以电流的衰减是很快的。
制动的第二阶段,也就是制动的主要阶段,是在切换到反组整流装置以后。当切换开始,由于转速调节器的输出由负变正。这个极性使U1为正,对正组整流装置是逆变状态(??90?)。而使U2为负,对反组整流装置则是整流状态(??90?)。因此,刚切换过来反组整流装置开放时是处在整流状态,其整流电
压与电动机反电势同极性相串联,形成很大的制动电流,这电流通过电流调节器的作用才把反组的触发脉冲推向??90?的逆变状态,而且维持电流为恒值,直到最后电机转速制动到零为止。
同理,可分析反向时的各种运行状态。当反向起动的主令信号给出后,由于首先要完成逻辑切换,解除反向组触发脉冲的封锁,因此反向起动要滞后一个延时时间。
1.4 停车状态
*停车时,转速给定信号Un?0,转速调节器ASR和电流调节器ACR的输出
Ui*和Uct均为零,触发器GT输出的触发脉冲在??90?位置,变流装置输出整流电压为零,电动机处于停止状态。此时,零电流检测器DPZ的输出UI为0态,但转矩极性鉴别器输出UT的状态却有两种可能:一种是Ui*由负变为零,则UT为0态;另一种是Ui*由正变为零,则UT为1态。所以停车状态是正组晶闸管有脉冲,还是反组晶闸管有脉冲,则视接通电源时,UT的状态而定,或者是系统已经工作了一段时间之后,则由停车前一时刻的状态而定。为方便以下分析,先假设停车时,UT为0态,UI为0态,则U1为0态,U2为1态,此时再正向起动,其逻辑装置不必进行切换;若是再反向起动,逻辑装置输出就应切换,且有
tdbl?tdt的延时,才能反向起动,比正向起动拖长了约10ms的时间。
五.系统参数计算及测定
1.1 电枢回路电磁时间常数
①.主回路总电阻
如图5-2接线,拉掉电机磁场,利用单组整流桥试验。先在主回路中串入电阻R1,调节触发装置输入电压Uct,使整流电压为115V,整流电流为93A,然后使Uct固定不变,主回路加串一段电阻R2,整流电流由93A降到47A,整流电压由115V升到120V。
?U?120V?115V?5V
?I?93A?47A?46A
图5-2 整流电源内阻测试线路
整流电源内阻
Rn??U5??0.125? ?I46电动机电枢电阻
12UeIe?Pe12220?305?60?103RS?(~)?0.038~0.051? ?(~)222323305Ie取RS?0.04? 平波电抗器的电阻
RP?2%Re?2%?主回路总电阻
Ue220?0.02???0.0144? Ie305R??1.2(Rs?Rn?RP)?1.2?(0.04?0.125?0.0144)??0.215? 式中 1.2——环境温度为75?C时电阻值修正系数 ②.主回路总电感
由第三章计算知电枢电感Ls?1.202mH,折算到变流变压器二次侧每相绕组漏电感LB?0.084mH,平波电抗器电感L?0.75mH 故主回路总电感
L??La?2LB?L?2.08mH
③.电枢回路电磁时间常数
L?2.08?10?3Tl???0.0097s
R?0.2151.2 电动机机电时间常数
①.电机飞轮惯量GD2的测定
把空载的电动机起动到自然特性上,转速稳定后迅速拉开电枢电源(但保持激磁电源,并使激磁电流为额定值)用转速表记下自由停车过程中转速的变化(每隔1或2秒读一次数)读数力求准确,重复做两三次,画出n=f(t)曲线,如图5-3所示。
图5-3 飞轮惯量GD2的测定曲线
再测得在不同转速下电动机的空载损耗曲线PK?f(n),由于MK?975PK,故n如图5-3所示。借助于MK?f(n)与PK?f(n)曲线可以转化为MK?f(n)曲线,
n?f(t)可求出电动机飞轮惯量。在n?f(t)上任取一点X,求得斜率(?n)X,再?t从曲线MK?f(n)上凭转速n的对应点找到MKX,于是:
GD2?375MKX ?n()X?t本装置实测电动机飞轮惯量GD2?8kg?m2。 ②.电动机机电时间常数
电动机转矩系数
Cm?Ce0.208??0.202V
rmin1.031.03电动机机电时间常数
GD2R?8?0.215Tm??s?0.109s
375CeCm375?0.208?0.2021.3 触发器晶闸管放大倍数的测定