電器自動(dòng)化畢業(yè)論文.doc

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1、淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 課題名稱課題名稱 直流電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)原理及應(yīng)用 姓 名 000 學(xué) 號(hào) 000000000 所 在 系 電子電氣工程系 專業(yè)年級(jí) P08 電氣 10 班 指導(dǎo)教師 000 職 稱 教授 二 O 一一年四月二 000 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 目錄目錄 摘要摘要 .3 ABSTRACTABSTRACT .4 第第 1 1 章章 緒論緒論 .5 1.11.1、電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)、電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài).5 1.2、制動(dòng)與電動(dòng)的本質(zhì)區(qū)別、制動(dòng)與電動(dòng)的本質(zhì)區(qū)別6 1.3、制動(dòng)的概括、制動(dòng)的概括6 1.4、制動(dòng)的分類(lèi)比較、制動(dòng)

2、的分類(lèi)比較7 第第 2 章章 回饋制動(dòng)回饋制動(dòng) .8 2 2. .1 1、回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)條條件件 8 2.2、電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)、電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)9 2.2.1、回饋制動(dòng)的原理、回饋制動(dòng)的原理.9 2.2.2、回饋制動(dòng)的機(jī)械特性、回饋制動(dòng)的機(jī)械特性.9 2.32.3、回饋制動(dòng)實(shí)現(xiàn)的條件、回饋制動(dòng)實(shí)現(xiàn)的條件.10 2.42.4、位能負(fù)載下放重物時(shí)回饋制動(dòng)、位能負(fù)載下放重物時(shí)回饋制動(dòng).10 2 2. .5 5、直直流流電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)工工作作狀狀態(tài)態(tài)分分析析 10 2.62.6、正向回饋制動(dòng)、正向回饋制動(dòng).12 2.72.7、反向回饋制動(dòng)、反向回饋制動(dòng).13 第第 3 3 章章 回饋制動(dòng)的

3、應(yīng)用領(lǐng)域回饋制動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域 .14 3 3. .1 1 回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn) .14 3 3. .2 2 回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)的的缺缺點(diǎn)點(diǎn) .14 3 3. .3 3 回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)的的控控制制 .15 3 3. .4 4 回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)的的適適用用場(chǎng)場(chǎng)合合 .15 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) .15 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .16 致致 謝謝 .17 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 摘要摘要 回饋制動(dòng)是變頻器制動(dòng)方式的一種，也是非常有效的節(jié)能方法?；仞佒苿?dòng)采用的 是有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)， 從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，就必須要將回饋電能進(jìn)行同頻同相

4、控制、回 饋電流控制等條件，才能將回饋電能安全送達(dá)電網(wǎng)上。并且避免了制動(dòng)時(shí)對(duì) 環(huán)境及設(shè)備的破壞。在電力機(jī)車(chē)等行業(yè)中取得了令人滿意的效果。在新型電力電 子器件不斷出現(xiàn),性價(jià)比不斷提高的情況下有著廣闊的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵字：直流電機(jī)關(guān)鍵字：直流電機(jī) 回饋制動(dòng)回饋制動(dòng) 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 ABSTRACTABSTRACT Regenerative braking is one of the frequency converter braking mode, is also a very effective method of energy saving. Regenerativ

5、e braking is active inverter technology, regeneration of power inverse to AC grid frequency and phase echo power, to achieve the braking. To achieve the regenerative braking, it is necessary to contribute to the power the same frequency with phase control, contribute to the current control condition

6、s, served to contribute to energy security on the network. And avoid braking on the environment and equipment damage. In sectors such as electric locomotives has achieved satisfactory results. In the emerging new power electronic devices, cost-effective case has broad application prospects of contin

7、uous improvement. Keywords: direct-current motor Regenerative braking 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 第第 1 1 章章 緒論緒論 1.11.1、電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)、電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài) 電機(jī)是利用電磁作用原理進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置。直流電機(jī)能將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械 能，或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能。將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的叫做直流電動(dòng)機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn) 換為直流電能的叫做直流發(fā)電機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)性能和調(diào)速性能好，過(guò)載能力大。因此，應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和 調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械，例如大型機(jī)床，電力機(jī)車(chē)，軋鋼機(jī)，礦井卷

8、揚(yáng)機(jī)，船舶機(jī)械， 造紙機(jī)和紡織機(jī)等都廣泛采用直流電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。 直流發(fā)電機(jī)主要用作直流電源，供給直流電動(dòng)機(jī)，電解，電鍍等所需的直流電能。 直流電動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用有色金屬多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，運(yùn)行 可靠性差。隨著近年電力電子學(xué)和微電子學(xué)的迅速發(fā)展，在很多領(lǐng)域內(nèi)，直流電動(dòng)機(jī)將逐步 為交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)所取代，直流發(fā)電機(jī)則正在被電力電子器件整流裝置所取代。不過(guò)在今后 一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，直流電機(jī)仍將在許多場(chǎng)合繼續(xù)發(fā)揮作用。 電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)按拖動(dòng)性能可分為電動(dòng)及制動(dòng)兩大類(lèi) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在外加電源的作用下，產(chǎn)生與系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方向一致的轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng) 生產(chǎn)機(jī)械工作時(shí)，即為電動(dòng)工作狀

9、態(tài)。在電動(dòng)工作狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T 方向與轉(zhuǎn)速 n 的方向相同，為拖動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)把由電網(wǎng)取得的電能變成機(jī)械能輸出。通常情況 下，電動(dòng)機(jī)都是工作在電動(dòng)狀態(tài)下。 在某些情況下，也需要電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)下。制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)從某一穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速開(kāi) 始減速到停止或限制位能負(fù)載的下降速度時(shí)的一種運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程。在制動(dòng)工作狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)的 電磁轉(zhuǎn)矩 T 方向與轉(zhuǎn)速 n 的方向相反，為制動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)把系統(tǒng)的機(jī)械能變成為電 能輸出。由此可見(jiàn)，制動(dòng)工作狀態(tài)的實(shí)質(zhì)是，電動(dòng)機(jī)成為發(fā)電動(dòng)機(jī)，消耗機(jī)械能。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)之所以需要工作在制動(dòng)狀態(tài)，是生產(chǎn)機(jī)械提出的要求，主要有以下 3 種情 況： (1) 生產(chǎn)機(jī)

10、械為加快起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率； (2) 當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械在高速工作過(guò)程中時(shí)，根據(jù)需要迅速降為低速或者迅速由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)； (3) 有些位能負(fù)載為獲得穩(wěn)定的下放速度。 因此，制動(dòng)工作狀態(tài)在生產(chǎn)實(shí)際中有著很重要的意義 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 1.21.2、制動(dòng)與電動(dòng)的本質(zhì)區(qū)別、制動(dòng)與電動(dòng)的本質(zhì)區(qū)別 制動(dòng)與電動(dòng)的本質(zhì)區(qū)別是，T與n方向相同， 為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，機(jī)械特性位于一、三象限； T與n方向相反，為制動(dòng)狀態(tài)， 機(jī)械特性位于二、四象限 1.31.3、制動(dòng)的概括、制動(dòng)的概括 制動(dòng)是指通過(guò)某種方法產(chǎn)生一個(gè)與拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向相反的阻轉(zhuǎn)矩以阻止系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。 它可以維持受位能轉(zhuǎn)矩作用的拖動(dòng)

11、系統(tǒng)恒速運(yùn)動(dòng)，如起重類(lèi)機(jī)械等速下放重物。列車(chē)等速下 坡等。也可以用于使拖動(dòng)系統(tǒng)減速或停車(chē)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率較大（100KW 以上），設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng) 慣性 GD2 較大，且是反復(fù)短時(shí)連續(xù)工作制從高速到低速的降速幅度較大，且制動(dòng)時(shí)間亦較短， 在這樣使用過(guò)程中，為減少制動(dòng)過(guò)程的能量損耗，將動(dòng)能變?yōu)殡娔芑仞伒诫娋W(wǎng)去，以達(dá)到節(jié) 能功效，只要使用能量回饋裝置就可。 直流電機(jī)正常工作時(shí)，出現(xiàn)制動(dòng)狀態(tài)情況分析如下：直流電機(jī)正常工作時(shí)，出現(xiàn)制動(dòng)狀態(tài)情況分析如下： (1)要求停車(chē)：切斷電樞電源，自由停車(chē)，或小容量電機(jī)切斷電源，機(jī)械抱閘，幫助停車(chē)。 (2)降速過(guò)程中：在降壓調(diào)速幅度比較大時(shí)，降速過(guò)程中要經(jīng)過(guò)制動(dòng)狀態(tài)。 (3)

12、提升機(jī)構(gòu)下放重物：提升機(jī)構(gòu)下放重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)要處于制動(dòng)狀態(tài)。 (4)反轉(zhuǎn)：電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，首先要制動(dòng)停車(chē)，然后才能反向起動(dòng)，從上面分析可見(jiàn)， 制動(dòng)不能簡(jiǎn)單地理解為停車(chē)，停車(chē)只是制動(dòng)過(guò)程中的一種形式而以。 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 1.41.4、制動(dòng)的分類(lèi)比較、制動(dòng)的分類(lèi)比較 常用的制動(dòng)方法有 3 種：能耗制動(dòng)、電源電壓反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。 能耗制動(dòng)：能耗制動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)與電網(wǎng)隔開(kāi)，所以不需要從電網(wǎng)輸入電功率，而拖動(dòng) 系統(tǒng)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電功率完全由拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換而來(lái)，即完全消耗系統(tǒng)本身的動(dòng)能，能 耗制動(dòng)的名稱就是由此而來(lái)。這種制動(dòng)方法的特點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)，簡(jiǎn)單；在零速時(shí)沒(méi)有

13、轉(zhuǎn)矩， 可以準(zhǔn)確停車(chē)。制動(dòng)過(guò)程中與電源隔離，當(dāng)電源斷電時(shí)也可以通過(guò)保護(hù)線路換接到制動(dòng)狀態(tài) 進(jìn)行安全停車(chē)，所以在不反轉(zhuǎn)以及要求準(zhǔn)確停車(chē)的拖動(dòng)系統(tǒng)中多采用能耗制動(dòng)。 能耗制動(dòng) 方法的缺點(diǎn)是其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小，因而拖長(zhǎng)了制動(dòng)時(shí)間。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，在 有些生產(chǎn)機(jī)械中采用二級(jí)能耗制動(dòng)的線路。 反接制動(dòng)：反接制動(dòng)方法在制動(dòng)過(guò)程中要消耗較大的能量，因而從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看不夠 經(jīng)濟(jì)。但從技術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看，制動(dòng)效果較好，在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)轉(zhuǎn)矩都很大，制動(dòng)時(shí)間 安較短，并且在轉(zhuǎn)速為零時(shí)仍有很大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)不需要停車(chē)時(shí)，還可以自動(dòng)反轉(zhuǎn)，再反 向起動(dòng)。因而這種制動(dòng)方法經(jīng)常用于反轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)，以及作為位能負(fù)載下

14、放重物，以獲得穩(wěn) 定的下放速度。 回饋(再生發(fā)電)制動(dòng)：回饋制動(dòng)時(shí)，由于位能負(fù)載的作用，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)理想空 載轉(zhuǎn)速，從而使系統(tǒng)把機(jī)械能變?yōu)殡娔?，其中一部分消耗在電樞回路的電阻上，另一部分?能回饋到電網(wǎng)去。同時(shí)，再生發(fā)電制動(dòng)的名稱也是由此而來(lái)?；仞佒苿?dòng)把能量送回電網(wǎng)，是 經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)手段，但是由于只能在 時(shí)才有制動(dòng)作用，所以應(yīng)用范圍受到限制。 本課題重點(diǎn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)方式進(jìn)行研究。 0 nn 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 第第 2 2 章章 回饋制動(dòng)回饋制動(dòng) 2 2. .1 1、回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)條條件件 1.電動(dòng)機(jī)從高速 FH 到低速 FL 減速過(guò)程時(shí)，頻率可突減，但因電

15、動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性影響使轉(zhuǎn)差 SU（端電壓）。 2.從電動(dòng)機(jī)在某一個(gè) fN 運(yùn)行,需要停車(chē)至 fN=0,在這個(gè)過(guò)程電動(dòng)機(jī)同樣出現(xiàn)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),這 進(jìn)反動(dòng)勢(shì) EU 端電壓。 3.位能(或勢(shì)能)負(fù)載,如起重機(jī)吊了重物下降時(shí),出現(xiàn)實(shí)際轉(zhuǎn)速 nn0 同步轉(zhuǎn)速,這時(shí)也出現(xiàn)電 動(dòng)機(jī)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)然 EU 是必然的。 2.22.2、電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)、電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng) (如右圖所示) 2.2.12.2.1、回饋制動(dòng)的原理、回饋制動(dòng)的原理 n n02 T 0 n01 n1 n2 TTbL n n 0 回饋 T反號(hào) 制動(dòng) 制動(dòng)初轉(zhuǎn)矩-Tb-TL 降壓調(diào)速時(shí)的回饋制動(dòng) （最終穩(wěn)定運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)） 0 ca Na a RR

16、 UE I 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 2.2.22.2.2、回饋制動(dòng)的機(jī)械特性、回饋制動(dòng)的機(jī)械特性 2.32.3、回饋制動(dòng)實(shí)現(xiàn)的條件、回饋制動(dòng)實(shí)現(xiàn)的條件 保持電機(jī)電動(dòng)狀態(tài)接線不變，由于外界的原因，如電車(chē)下坡，使 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n高于理想空載轉(zhuǎn)速n0，電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)。 2.42.4、位能負(fù)載下放重物時(shí)回饋制、位能負(fù)載下放重物時(shí)回饋制 動(dòng)動(dòng) 回饋制動(dòng)多用于電力機(jī)車(chē)高速下坡或起重類(lèi)機(jī) 械高速下放重物的場(chǎng)合。在調(diào)速的過(guò) 程中也會(huì)出 現(xiàn)回饋制動(dòng)。 注意：回饋制動(dòng)只有在 |n|n0| 時(shí)才會(huì)出現(xiàn)， 故不能用于停車(chē)制動(dòng)中。 n n0 A B 0TBCTLT -n0 位能性負(fù)載時(shí)電機(jī)回

17、饋制動(dòng)機(jī)械特性 D E F n n0 回饋 電動(dòng) T 0 TnT CC R C U n Te a e N 0 2 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 2 2. .5 5、直直流流電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)工工作作狀狀態(tài)態(tài)分分析析 回饋(再生發(fā)電)制動(dòng) 對(duì)位能負(fù)載而言，回饋制動(dòng)狀態(tài)發(fā)生在提升空籠和下放重物兩種情況，下面分別加以介紹。 (1) 提升空籠。如圖所示，空籠質(zhì)量，系統(tǒng)原來(lái)處于正向電動(dòng)狀態(tài)，T、n、TL 各物理量的方 向如圖所示。 為達(dá)到提升空籠的目的，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 T 應(yīng)與提升方向(轉(zhuǎn)速 n 方向)相同，如圖 (a)電動(dòng) 機(jī)為正向接線，產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩。正向轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 共

18、同作用使系統(tǒng)正向加速。隨著轉(zhuǎn) 速n的增高，反電動(dòng)勢(shì) 加大，電樞電流 降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 T 亦降低。在圖 (c) 上沿著第一象限所示的正向電動(dòng)機(jī)械特性向上變化，到轉(zhuǎn)速 時(shí)，電勢(shì) 與 外加電源電壓 U 相平衡，電樞電流 ，轉(zhuǎn)矩 T=0，即圖上所示的 B 點(diǎn) （0，n0） ，到 B 點(diǎn)時(shí)雖然電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 T 為零，但還有負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 的作用，仍使系統(tǒng)繼續(xù)加速。當(dāng)轉(zhuǎn) 速 n 超過(guò) 時(shí)，電動(dòng)勢(shì) 大于電網(wǎng)電壓 U，電流反向，從而轉(zhuǎn)矩 T 亦反向，如圖 (b) 所示，這時(shí)轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 方向相反，n 為正，T 為負(fù)，起制動(dòng)作用。 從機(jī)械特性上來(lái)看，原來(lái)系統(tǒng)工作于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，機(jī)械特性位于第一象限。進(jìn)入

19、回饋制 動(dòng)后，機(jī)械特性位于第二象限，因?yàn)橛呻妱?dòng)到回饋制動(dòng)的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)接線未變，參數(shù)也 沒(méi)改變，所以機(jī)械特性為 不過(guò)當(dāng)進(jìn)入回饋制動(dòng)以后，T 本身變?yōu)樨?fù)值。所以 ，如圖 (c)所示，BC 即 為提升空籠時(shí)的回饋制動(dòng)機(jī)械特性。機(jī)械特性斜率仍決定于 b 值。 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 為負(fù)，仍為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其負(fù)載特性位于第二象限，如圖 3.15(c)所示。當(dāng) 電動(dòng)機(jī)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)后，隨著轉(zhuǎn)速的升高，電動(dòng)勢(shì) 增高，反向電流增加，與之對(duì) 應(yīng)的反向轉(zhuǎn)矩(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩)亦增加。直到負(fù)載特性與電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性交于一點(diǎn) C，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，系統(tǒng)以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 提升空籠。 由圖(b)，可以寫(xiě)出電樞回路的電壓平衡方程式

20、 上式兩端同乘以電流 ，可得其功率平衡方程式 a E a I 0 nn a 0I 0 n a E 0 nnT 0 nn a E a aa UI rE a I 2 aaaaa UII rE I 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 式中 電動(dòng)機(jī)向電網(wǎng)回饋的電功率(W)； 電樞回路電阻上消耗的電功率(W)； 由機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成的電磁功率(W)。 從以上可以看出，回饋制動(dòng)時(shí)，由于位能負(fù)載的作用，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)理想空載 轉(zhuǎn)速，從而使系統(tǒng)把機(jī)械能變?yōu)殡娔?，其中一部分消耗在電樞回路的電阻上，另一部分電?回饋到電網(wǎng)去。同時(shí)，再生發(fā)電制動(dòng)的名稱也是由此而來(lái)。 (2) 下放重物。如圖 3.16(a)

21、所示，貨籠中有重物，重物連同貨籠總質(zhì)量仍為 。 。 因?yàn)橐路胖匚铮D(zhuǎn)速 n 為負(fù)；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩應(yīng)與下放方向(轉(zhuǎn)速 n 方向)相同，該轉(zhuǎn)矩 T 為負(fù)，所以電動(dòng)機(jī)要反向接線；負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 為正。各物理量的方向如圖 (a) 所示。 當(dāng)下放重物時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 T 與負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 方向相同，二者的共同作用使系統(tǒng)反 向加速，使電動(dòng)機(jī)工作在反向電動(dòng)狀態(tài)。同理，隨著轉(zhuǎn)速 n 的增高，反電動(dòng)勢(shì) 加大。 電樞電流降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩亦降低。在圖(c)上，機(jī)械特性沿著第三象限所示的反向變化。 到 時(shí)，電動(dòng)勢(shì) E 與外加電源電壓 U 相平衡，電樞電流 I=0，轉(zhuǎn)矩 T=0，即圖 (b)上所示的 F 點(diǎn)(0， )

22、。到 F 點(diǎn)時(shí)，雖然電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 T 為零，但還有負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 的作 用，仍使系統(tǒng)繼續(xù)反向加速。但轉(zhuǎn)矩 T 亦改變方向，如圖 (b)所示。這時(shí)轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 方 向相反，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用，機(jī)械特性位于第四象限。因?yàn)橛煞聪螂妱?dòng)到回饋制動(dòng)的過(guò) 程中，電動(dòng)機(jī)接線未變，參數(shù)也沒(méi)變，所以機(jī)械特性方程式為 式中 為負(fù)，T 為正，由上式可見(jiàn)，這時(shí) ，如圖 (c)所示的 FG 段。 電動(dòng)機(jī)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)后，隨著轉(zhuǎn)速的升高，電勢(shì) 增加。電樞電流增加，與之對(duì)應(yīng) 的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩)增加，負(fù)載特性與機(jī)械特性交于一點(diǎn) G，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相 平衡，系統(tǒng)以穩(wěn)定速度 下放重物。 同理，可以寫(xiě)出這時(shí)電樞

23、回路的電壓平衡方程式同式，可得功率平衡方程式同式。因此， 下放重物和提升空籠這兩種回饋制動(dòng)時(shí)的能量關(guān)系相同，它們都是系統(tǒng)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能， 其中一部分消耗在電樞回路電阻上，其余部分電能回饋到電網(wǎng)中，而且轉(zhuǎn)速 n 高于理想空載 轉(zhuǎn)速 。 (3) 電動(dòng)機(jī)由高速向低速變速。上面的情況都是由于位能負(fù)載的作用，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速超過(guò)理想空載轉(zhuǎn)速，從而使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入回饋(再生發(fā)電)制動(dòng)狀態(tài)。但是在生產(chǎn)實(shí)際中，當(dāng) 電動(dòng)機(jī)由高速向低速變速的過(guò)程中，在新的理想空載轉(zhuǎn)速低于運(yùn)轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)速時(shí)也要產(chǎn)生回饋 (再生發(fā)電)制動(dòng)過(guò)程。 a UI 2 aa I r aa E I 0 ,m mm a E 0 n 0 nnT 0 n

24、n a E G n 0 n 0 n 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 回饋制動(dòng)把能量送回電網(wǎng)，是經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)手段，但是由于只能在 時(shí)才有 制動(dòng)作用，所以應(yīng)用范圍受到限制。 2.62.6、正向回饋制動(dòng)、正向回饋制動(dòng) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)降低電壓來(lái)減速時(shí)，若電壓下降幅度較大，會(huì)使得工作點(diǎn)經(jīng)過(guò)第 II 象 限，如圖中的 BC 段，轉(zhuǎn)速為正而電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。在這一過(guò)程中， 由于電源電壓下降，使得 EaU,電流方向改變，電能從電動(dòng)機(jī)回饋到電源。 在電力機(jī)車(chē)下坡時(shí)，由于重力作用使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于原來(lái)的空載轉(zhuǎn)速，Ea 增大，超過(guò) U 以 后，電流也會(huì)反向，進(jìn)入正向回饋制動(dòng)狀態(tài)。

25、0 nn 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 2.72.7、反向回饋制動(dòng)、反向回饋制動(dòng) 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。 反接電源電壓并給電樞支路串入限流電阻。工作點(diǎn)將會(huì)穩(wěn)定在第 iv 象限。在 D 點(diǎn)， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，EaU，電流流向電源，屬于反向回饋制動(dòng)。 反向回饋制動(dòng)常用于高速下放重物時(shí)限制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 為了限制高速下放速度，一般在回魁制動(dòng)時(shí)，將電樞回路串聯(lián)的電阻切除。 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 第第 3 3 章章 回饋制動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域回饋制動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域 3 3. .1 1 回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn) 電

26、動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)時(shí)，電機(jī)發(fā)出的電向電網(wǎng)回饋，但是這樣對(duì)電網(wǎng)有較大的影響，如 果電機(jī)由變頻器拖動(dòng)時(shí)，由于變頻器有中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，其儲(chǔ)能是有限的，故電機(jī)發(fā)電狀態(tài)時(shí) 對(duì)變頻器有較大的威脅。變頻器在處理電機(jī)的再生發(fā)電時(shí)，有多種制動(dòng)方法，如能耗制動(dòng)、 儲(chǔ)能制動(dòng)、回饋制動(dòng)等。對(duì)能耗制動(dòng)方法，電機(jī)發(fā)出的電會(huì)白白的浪費(fèi)，同時(shí)能耗電阻會(huì)經(jīng) 常損壞；儲(chǔ)能制動(dòng)方法中儲(chǔ)能也是有限的，同樣對(duì)變頻器有威脅，能量回饋是處理再生發(fā)電 的好方法，又是制動(dòng)的好方法。它保證了變頻器的安全、節(jié)約了能量、同時(shí)增強(qiáng)了電機(jī)的制 動(dòng)功能。 3 3. .2 2 回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)的的缺缺點(diǎn)點(diǎn) 只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下（電網(wǎng)電壓波動(dòng)不大于

27、 10%） ，才可以采用這種 回饋制動(dòng)方式。因?yàn)樵诎l(fā)電制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電壓故障時(shí)間大于 2ms，則可能發(fā)生換相失敗， 損壞器件。 在回饋時(shí)，對(duì)電網(wǎng)有諧波污染；控制復(fù)雜，成本較高。 3 3. .3 3 回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)的的控控制制 在回饋制動(dòng)中，合理的控制回饋電流大小也是至關(guān)重要，回饋電流的大小必須滿足能量 回饋功率的要求，如果系統(tǒng)回饋功率小于電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)時(shí)的輸出功率，在變頻器的公共直 流母線上電壓就會(huì)繼續(xù)升高。由于電網(wǎng)電壓是一定的，系統(tǒng)回饋功率的大小是由回饋電流的 大小決定的。 另外回饋電流的大小必須控制在所使用的 IGBT 的額定范圍內(nèi)。 回饋制動(dòng)時(shí)，回饋電流變化速度較快，就需要采用有效的

28、控制方式，一般采用滯環(huán)電流 比較法控制。 3 3. .4 4 回回饋饋制制動(dòng)動(dòng)的的適適用用場(chǎng)場(chǎng)合合 回饋制動(dòng)特別適用于電動(dòng)機(jī)功率較大，如大于等于 100kw，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，且反 復(fù)短時(shí)連續(xù)工作，從高速到低速的減速降幅較大，制動(dòng)時(shí)間又短，需要強(qiáng)力制動(dòng)的場(chǎng)合，如 電力機(jī)車(chē)、采油等行業(yè)。 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)了兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了直流電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)原理及應(yīng)用 的論文。從開(kāi)始接到論文題目到章節(jié)的選材，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都 是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。 感謝老師長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)我們孜孜不倦的教誨，對(duì)

29、我們成長(zhǎng)的關(guān)心愛(ài)護(hù)。感謝我的朋友 們，三年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過(guò)，充滿著關(guān)愛(ài)，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶 。 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開(kāi)父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無(wú)私的 付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來(lái)對(duì)我的撫 養(yǎng)與培育。 雖然我的論文作品不是很成熟，也許還會(huì)有很多不足之處，但它同樣使我受益匪淺 ，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，沒(méi)有最好但求更好的道理，這次的 經(jīng)歷一定能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1丁志剛無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的研究和發(fā)展進(jìn)展J 微電機(jī)，20

30、00 2電機(jī)設(shè)計(jì) 西安交通大學(xué) 陳世坤主編 3 許蓼 . 電機(jī)與電氣控制技術(shù) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 4 張勇主編. 電機(jī)拖動(dòng)與控制. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2000 5 張華龍 . 電機(jī)與電氣控制技術(shù) . 北京：人民郵局出版社，2008 6 趙承荻 . 電機(jī)與電氣控制技術(shù). 北京：高等教育出版社，2003 7 何巨蘭.電機(jī)與電氣控制 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 8丁志剛無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的研究和發(fā)展進(jìn)展J 微電機(jī)，2000 9 唐介主編.電機(jī)與拖動(dòng). 北京：高等教育出版社，2008 10葛永國(guó).電機(jī)及其應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2009 11 戴文進(jìn) 等編著.電機(jī)設(shè)計(jì).清華大學(xué)

31、出版社，2010 12湯蘊(yùn). 電機(jī)學(xué).西安:西安交通大學(xué)出版社 1993 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 致致 謝謝 踉踉蹌蹌地忙碌了兩個(gè)月，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也終將告一段落。三年的大學(xué)生活就 快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無(wú)盡的難舍與眷戀。從這里走出，對(duì) 我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 我要特別感謝李賢溫老師。是他在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì),使 我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此表示衷心的感激。李老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹?學(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大 的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐 心的輔導(dǎo)。正是有了他的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向李賢 溫老師表示由衷的謝意。 淄 博 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1