电力拖动自动控制系统是工业生产中的重要组成部分,尤其在可逆调速系统和位置随动系统中,其灵活性和精度对于提升生产效率至关重要。陈伯时的PPT课件深入探讨了这一领域的关键技术和概念。
可逆调速系统是允许电动机在四个象限运行的系统,既能正转也能反转,既可加速也可减速,甚至实现制动。在传统的直流电机中,改变电枢电压极性或励磁磁通方向即可改变电机旋转方向。然而,当采用电力电子装置供电,如IGBT或IPM(智能功率模块),由于这些器件的单向导电性,实现可逆运行变得复杂。在这种情况下,系统需要具备在速度和电磁转矩坐标系上的四象限运行能力。
PWM(脉宽调制)技术常用于中、小功率的可逆直流调速系统,通过桥式可逆电力电子变换器来控制电机的运行。例如,图1-22展示了使用IGBT的PWM可逆调速系统主电路。系统由整流器、桥式可逆电力电子变换器、驱动电路、PWM波生成环节、测速发电机、电流传感器等组成。微机通过生成PWM信号来控制电机转速,同时采用转速和电流双闭环控制策略以提高控制精度和响应速度。
电流环作为内环,转速环作为外环,这种控制结构可以确保快速的电流响应,进而稳定转速。在转速给定信号变化时,微机输出的PWM信号占空比随之改变,使得电机的平均电压系数γ在-1到1的范围内变化,从而实现双极式的可逆控制。为了防止直流电源短路,H形主电路结构中设置了死区时间,避免同一桥臂的上下两个电力电子器件同时导通。
有环流控制的可逆晶闸管-电动机系统是另一种实现电机可逆运行的方法,包括电枢反接和励磁反接两种方式。电枢反接可逆线路中,接触器开关切换的方式简单经济,但存在触点磨损和需自由停车后才能反向的问题。晶闸管开关切换则可避免这些问题,但需要两组晶闸管装置,成本相对较高。反并联可逆线路则结合了两者的优势,两组晶闸管装置可以灵活控制电机的起停和速度变化,实现更高效的可逆运行。
电力拖动自动控制系统通过先进的电力电子技术,实现了直流电机的灵活可逆调速,为现代工业自动化提供了坚实的技术基础。这些系统在设计和实施时,需要考虑控制策略、设备选择和系统稳定性等多个方面,以满足不同生产场景的需求。