晶闸管直流调速系统的应用

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维普资讯 htt:p/www./qvci.cpom第 20第 5期卷2 007 9月年

Dv lp& In n vt on a h rn& E e it a Po u t eoeme t n oi a of c M iyel cc l rrd s c机电产品开与崭崖

V o.N . o1 20, 5Se,0 0 p. 27闸管晶流直调速系统的用应赵梅花 .吴锐 .付军 (.阳大学机 电程学工院 .南洛河 4阳1 2; 2西特宁钢，夏宁宁 8西0 0 )1洛03 .7 1 0 5摘 要：介绍 了闸管晶直流调速系的统原理及直流可 调逆速的实 方法现并，结合工程应用实例，验证了晶闸 直管流调速是一种 积小体控、制方便、速性快好、效率高、经 济性好的调速 法方。关键词晶：管；闸变流器 直；流动电机；直调流速中图分 类号：T 2文献标识码 A:文章编号： 1 0—6 3 ( 0 57 1 08 P 1 02 67 02 0)— 5— 3

好效、率高经济、性、好体小积控、方制便、运行声噪

0引言直流电机动和交流电动相机比其，制造工艺 复杂， 生产成本高维.修困难，备需直有流电源才能使用。但因直流电机动具有广宽的调速范 ,平围滑调的速特 性 ,较高的过载力和能较大起的动、动制转矩，此被因广泛应用于调地速性要能求较的场合。在工业高生产中需，

小优等点而直：斩波流器调 速统和系晶闸管相位控制直流调系统速相比，又具有功率器件少、线路简单、调速 范围宽、快速应响好、率效和功因数率高优点等.但因受器件容量等素因限的制目，前要主于用中小功率的速调系统。在工业生产 上早，期应用的发是电机一动机电(M)调系统速，着随电子技术的展发，晶管闸相控位—G直制流调 速系获统越得来广越泛的应用 。晶闸 直管调流速系统有可调逆速和 不可逆速调两种不。可逆直流调速系统适只用于不要求改变动电机转

要高能速性度控的制力电拖动场，直流合调速系统发挥着极为要重的作 ,高精度金用切属削机床，大型重设起备轧、钢机、矿卷井扬城市、电车等域领广泛都采用直流电动机拖动。特是别晶闸管一直电流动机动拖系统，

向或不

要求经改常变动电转向，同机时在停车时快速对性又特殊无要求的生产械机，车如床镗、床等。工在业生中产.某些产生械要机求电机既动频能繁正转反又 能快起动速、制动如，龙门刨床可、逆轧钢机，这等些生产机就需械采要用可逆直调速流系。统、具有自动化程度高控制、性能好起、转动矩大，易于实现无级调速优等点而被广泛应 。用

1直流调速统综系述直电流动机的调 速方法有三种即电枢回，路串电阻

2晶管直闸流可调速逆系的统实现 21组两晶管闸并反的联流变装置 .根 直据流电机动的工作原理电，反枢和接磁励反接调速弱、磁调速和压调调。速其中弱调磁速调压调和均速可 实现无级平滑调速调，压调速的 速调围范大调，速

能最好，性应是用最为广泛的自动调速法方 采。调用压调速 的直流调速系统，要需一可直控流 电源为流电直动 电机枢供 电。常见的可控直流 源有三电种：转变流机组、静止可 控整流器和直流斩波器。相旋一

都可改以变矩方转向使，电机动反转。 励磁反 接逆可速调系统对速调置装的容要量求小， 般电为动额机定功率的 1 5,但由于磁电励路电感 %量~大时，常数间，大反向快速性故差，较且而变改向方时要经过失磁段阶，在失磁时，应使电电枢压为零，这就 增加控了制系的复统性，杂增加了向死区，换影响更了系统的快 性速。因 ,这此种 调速系统只适于对快用速应的直流调速系统也有三 种即发电：机一电动机 (— G )调 M速系，统管闸相位控制直流调速系统直和流斩波器晶调 速系统晶闸管相位控制直流调速系和发统电机一 电动机 M1(调系统相速比，有放大数倍、大速快性 G—具稿收日期 2 0:— 5 1 07—02

性求不高要、正反转不太频繁大容的量械机设备，如电力 机车和扬卷等机。作者简介：赵梅花 (9 6女，,级讲高师， 学工硕士。研 16 -究 )向：控制理论方控与制工程；吴 ( 9锐 7, ,男副教 1 5 )

电一枢接反逆可调速统系对调速装置的容要量求大， 由电于枢电路的感电量，小因而反向快速好性，适用于频 起动、繁制，动要并正、反转求过 渡间时短的产机生

。授洛大阳学电机工程学院院长，从机事电程工方面的教学科及研工作。 1 85

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测试与 制控

械.此因在业工产中生应较用为广泛。 电反枢接逆线路可的形式是多种多的。样在要求频繁 反转正的产生机械，经中常采用的两组是晶闸装置管并反

联的可逆路，线图如示1。图中，F为正组变器，其流所 V供电时，电机动正转；V为反组R变流器其供，电时电动机反，转：VF与 V两组R变流器为反联并联接且别由分两套触发装置控制可，灵以活地控制动机电的逆可运转。为防 电止源短路，两变组流器 不同能时于处流整态状 V。F R V图 2 o5机组原 系统 o F g2O r g l ny tm f 5 u0i i .i a i se o 0 n s t

电机一流电动直机拖动系统。系其如统 2所示图图。中M为轧主直流电动机，直流发电机G为 M 1供电，相三图 1两组闸管晶反联并变装流置的可逆电路F 1i Ree sbl ict otfo g o pu yh s oo g . vr ei r ciu wr st rt cr nvet r i e r交流同步电动机 MS为G的l原机 .G动为交磁机电放K

大，控机制 G1的励磁M,为3G K的原动机；直流发 电机G 3为同步机 MS磁励，三相交流异步机1为M G 3的原动机；流直发电机G2主为轧直流电动机的励磁，机三相交流 异机步M2为G2的原动机。 此外 .两组晶闸 管并反联变流装 还置可以 于不用可

系统逆的快速回馈制动。我们知，一道些生产机械运在行过程中要需快速地减或速车停，这最时经济方法的就采用是发电回馈制动。回馈制动时需，要将电机在动制动间释放期来出能的量送回到电网中 .因要此求变流器 工作在逆变状态，但由于回馈制动时电动机的转向未

统工系作原理通：过 对交磁电机 大机放 GK控的制改变直流发 电机G的1励电磁压f流电的大 )小方和向，进而改变 G1的枢电压的电大小和方向从 .而改变主了变,而转矩变负T,这

就要求其电反向流。由单于组晶闸管变流器的电流并能不反向因而，组变单流器无法实现发电回馈动。制因此，即使不要求是电机反动转不的可逆系统.只 要是需要快速回馈制动，应采也用 组两闸晶管变流器，轧流直电动机 M的枢电电压的大小方和向，现实调其速反转和 。原系统各电 机参：数同机步MS型：号 4/9 T D13 3~ 6 1 k 5,电压6, V电流 9 1, 2W k 50A,转速 1 0r n 0/ 0, m cis =.,绝缘级 A,接法双，Y磁励电压 4 V,励磁oq08￣ 4电流3 58A;同机步励机磁G型 3号 Z: W 2/6 1.、 L k8 71 6W电流 400,同A步机磁励机原机动M1为3k:发机电 W0G型1:号 Z2 2 F18—B,容量1 5 k, 压电 6 01W 03,电 V流正 V F用组整于供流，电而组反 V则R用逆变于制动。

2电2机的四动象运限及正行反组变器流的状 -态两在组晶闸管变流反并联器可逆系中统，可以利用 、正反组晶闸管变流器别分作工在整流和逆变的种四状态，以实现电动机的正、反向电动运行和正、反 向馈回

1 A2,转速 1 0 rn主轧 流直电机动M型 号：85 0/ 0 m;i Z 8/5,1 0k 10D 080 W,压电 6 00, V电流 6 A,励 1磁电 68 20 2 V,励压磁电流 2.A绝；缘等级 A级主。动机励电 75磁 G机型2:号Z 2 2 k,电5压 20一 00W3 V电，流 8, A 7原制动，即实现个四限象运行正反、反组并联可逆 调速统系电机动运行的四个象

及限晶管闸变流器工作组和别状态如下第：象一正转电限动运行 n,0 I0 F工作于整状流态，a<;> 0 a,;>V 9 oF动机 2M为5 k。W 5

该系辅统助机太多组，系统复杂维，护量极大由，

二象第限转正回馈发制动运行电，n0 0dR工作于 >I,;V<逆变状态[<,;第 0三象反限转电运行，动 0na 0 3 9 R。<,I;< V工R作于整流状态，a<;第0象四限反回馈发转制电￣ 9。动运 行， n0 0F工作逆变于状态[<, 0。<, I;V 3。 v9于经性常

的护维整流子，更换碳刷，障故率高较可，靠性综及合效率较 ,低且都而属于 7 0年代设备 .老化 严重因此必。须对机该进组行造改。32改造后节分能析-该设备进行改后造，用可采控硅流调速直系统其，原理如图图3所 。示用两组晶闸管 主变流器 V F和 V 和R组励磁一变流器 V,主 L变流整器 号型为Z 3 5/ SH 1 06, 02k A,组正VF用整于供流，电而反 VR则组用 07于 V变制逆或反转动，采用 西子门6 A7 R 0全数 控字。制

工3程应用实例西宁特钢轧钢分厂5机0组电气造改，采了用晶闸0直管可流逆调速系统。

31 造改前状现. 5机0组原为 直 T流F D拖系动统，即同步一机 0——发

为满 足产生要求，增大了轧主

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测试与控制 工作频率很高，到地接线长度可与以工作频率 (号 的信波达长)比的拟度程时就不再能用单点接 地方式的， 要相而用多点接地概的念了。

屏蔽层接地不能辫用接地状而，应让屏蔽层当裹包芯,线后再屏蔽让层 3 0接。地 6然。多点接地是 指一个统系各中个接点地直接都接到 距最它近接的地平面，接上线地长的度最为短。使接地点 以可设是备的底，也可板以是通整贯个统系的导线地可 .还是设以备的结构框等架。点多接地的优点是电路构结比单点接地简单由于。采用了多接点地，就形成了多许地接路回，此提高地接系统的质量就得变十重分要 .要经因 需常维护，持好的导电性良能 。保合混接地：只需对要频接高地地的方采用点接地多.

4其设它计准则然而，们在进行子电产品的设计程过中.统地系我要考电磁虑容兼问题，要考仅虑以三上准则，个有其它不还的一 设计些准则，是很重要的，也比如：备内走线部 准设则、 板和机壳设计准则、 底布设计线准则等等，这些对于我们 的电子产品电磁兼都起容到至关重 要作的用.忽视 一方哪面都带来会电磁容兼的问题。竟毕，电磁兼容是个 统系问，题而不是单一元件的问题， 以，设计之初所，在我们就应该系统地、面进地行考虑，全保以证我们设计出来的子电产品符电磁兼容性的要求合。参考文献：[]攸高纲 .兼容总[论京.电大邮学出版社 0,1 1电磁 M北] 20.[]刘宁，亚 .2等电磁生物应效 .京邮[电 大学出版社， . M]0北02 1[]蔡仁刚 . 电磁 3兼容原理计、和与测试技术[ .京航空航天大 M设北学出]版 .社97 19 .其余用单点地接。接地度以长 00~.5 5 .10h来量衡，出此超的值应采用多点接地。负载直接接地不是适合的。紧绕用双的线也绞获能极得好的屏性蔽能。

当蔽屏缆电传输高频信号时，缆外层屏电应采用蔽多点接。地型 的分界点是 01 Hz高于此值用多点接典 0, K地，此于用值点单接地 点接，地时要做到隔 0每~ 0低多 . 501.h有一个接地 点。[]陈穷，磁电兼容性 工程设计 手册[. 4等. M]国工防出业版社， 9 .1 93

h Ts cD ei n eRu ai n f r EM C e B a i s gg l o t o ZHAN Gi GeuF-n,X U Bi iRu -n(n i nna& oCut Cn oost o D￣ie ne, T i j3 0 5,C h n)E r vem to lmb s on lrGb il s Cnet g ari 407 nn iaAb t a t s rc:T h teti uocd s ex ntr d e moeb s cM C E i ee uia o h eee i t r tu dsg,t s e aiu cn ne pd gs i ne O ai d gs rg tlo frn t clcp or c d ie n neherg l ot a h l e ei genr t n aoih r dti d ma e yE CM . dvt e p ou s cag d b Ke rsE yo d w MC:( lco g e ccm t it) lc ip ciid s;e ainu; n i pu or tEet ma to ab l y;etccrut ee ig lr r on i i r ni gt i rc c b idat r

(上接第1 9页 )5

项造年节电共改 5计3万左元右，改总投造资为 10万元4.运行不足三年 即可收回 本。成

改完造成后故障率极低维，护量为减少大生产，率大大提高 。 4结 论由以上工程应用实验证例知，晶闸直管流调速系统图 30 5 0机组改 造后原理图 F 3iT h ii e da ma f e r s om o s 0uin g . e p rcnpl ig art rtan f r f5 0 t具有快速性好效、高率、经济性好、体积、小控方制便、运行噪声小等优。随着电点力电技术子的展，在发工业 生产上 .闸晶直流调管速统将系获越得来越泛广的应。用考参文献： ][邓星钟.电传控动制[.昌：中科技大学版出社，00 1机M]华武2 . 0[]王兆安，2黄俊 .电力电子技术[ 京.: 工业械出版社， . 0M北]机 02 0[李雅轩]秀，敏， . 子电技术[. 京：国力电出版社，0 34等杨力电 M]北 20.中[]承志 .曹4机电、动与控制[. 京：械 工出业版社， 0 .拖 M北]机2 0 0[]维修电技工师训培教材 [ .5M]北京械：业工版出社 0,1机20 .

直流电动机 M的 容量，其参数为：型号 Z 8 D10/8 .01k,压电 6 0 570 W9,V电 2流 A,9转速 01 2/ 70 100￣r

mi,励磁电 2压0 n2 V励磁，流 5电. 75绝缘等级为F A。 。原先级的励磁原动机机 3 KW1、WK、 K 5各一台 0 0 5 W及同步组等辅助机机组全部拆除，仅一此项年节省 2可 8万。主机耗元电量改造后年日节省资金 2万5左右。本

Ap l i ano yi t r DC e p g l to t m y pi t fT h sr o c o eS dR e u i n Sase ZAH0M— a, eiH u U u i,刚R n Ju

.( uy n iey u syn n 7 n03, Cn h2 X;igi eiS t eX,iiNgi gi10 5,Ch )n1 Loa g Uv n trL, ogaH a 4e 2 i 1i a nn .p c lel a Snn n x a 0 0 8i a Abs r:Thcepn rli tfy itr D Cp d re g ian ymt n dt e zlt mn eh fr e ivlp e dr gtln ae i touc di t a t icp eo

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