2024年2月20日发(作者：)
第一章 矿井提升机概述
第一节 提升机电力拖动的特点及对拖动控制装置的要求
矿井提升机（又称绞车、卷扬机）是矿井生产的关键设备。提升机电控系统技术性能如何，将直接影响矿井生产的效率及安全。欲掌握提升机电控系统的原理，首先要了解提升机对电控系统的要求，以及各种电气传动方案的特点。
矿井提升机为往复运动的生产机械，有正向和反向提升，又有正向和反向下放。对于不同水平的提升，在每次提升循环中，容器的上升或下降的运动距离可能是相同的，也可能是不同的。在每一提升周期都要经过从起动、加速、等速、减速、爬行到停车的运动过程，因此提升机对电控系统一般有下述一些要求。
1、要求满足四象限运行
设提升机正向提升时，拖动电动机工作在第一象限。而在减速下放时，如果是正力减速，拖动电动机也工作在第一象限，但如果为负力减速，则拖动电动机就工作在第二象限。
同样当提升机反向提升时，拖动电动机工作在第三象限。而在减速下放时，如果是正力减速，拖动电动机也工作在第三象限，但如果为负力减速，则拖动电动机就工作在第四象限。因此，提升机的运行必须能满足四象限运行的要求。2、必须平滑调节速度且有精度较高的调节精度
提升工艺要求电控系统须能满足运送物料(达到额定速度)、运送人员(可能要求低于额定速度)、运送炸药(2m／s)、检查运行(0.3～1.0m／s)和低速爬行(0.1～0.5m／s)等各种要求，所以要求提升机电控系统必须能平滑连续调节运行速度。
对于调速精度，为了在不同负载下的减速段的距离误差尽可能地小，要求提升机的静差率ｓ越小越好(一般在高速下ｓ＜１％)。这样可以使爬行段距离尽可能设计得小，来减少低速爬行段的时间，从而缩短提升周期，获得较大的提升能力。3、要求设置准确可靠的速度给定装置
提升工艺要求电控系统的加减速度平稳。根据安全规程，对矿井提升机的加、减速度都有一定的限制。对竖井来说，提物时加减速度小于2对斜井，提人时加减速度小于0.5m/s。
21.2m/s；提人时加减速度小于0.7m/s2；
限制加速度的目的其一是为了减少人对加减速度的不适反应程度，速时的电流冲击，提高提升设备的使用寿命。
其二是降低提升机加实际上矿井提升机系统是一个位置控制系统，提升容器在井筒中的什么位置该加速、等速、减速、爬行都有一定的要求。也就是说，必须根据提升容器在井筒中的位置确定给定的 1
速度，这就是按行程原则产生速度给定信号。４、要求设置行程显示与行程控制器
为了便于提升机司机操作与控制，电控系统应设置可靠的提升容器在井筒中的位置显示装置(俗称深度指示器)。老的深度显示常采用牌坊指针式或圆盘指针式深度显示装置；新的深度显示则采用数字显示。
因此，要求提升机电控系统应设置有可靠的位置检测环节，能准确地检测出提升容器在井筒中与减速点开始、爬行、停车及过卷相对应的位置，以便控制提升机能可靠地减速、爬行、停车。为了可靠起见，通常一个位置要设置多只行程开关，以实现5、要求设置完善的故障监视装置
提升机对其电控系统的可靠性要求很高。这是因为提升机一旦出现故障，轻则影响生产，重则危及人员生命。电控装置的高可靠性表现在两个方面：一是电控系统质量好，故障少；二是出现故障后应能根据故障性质及时进行保护，并能对故障内容进行记忆和显示，以便能迅速排除故障。
通常提升机故障监视内容少则几十项，多则百余项。6、要设置可靠的可调闸控制系统
可调闸是一套电气控制的液压调节机械闸系统，是提升安全运行的最后一道保护措施，因此要求闸系统的控制必须安全可靠。可调闸系统的控制通常分为工作制动（常称工作闸，由司机的制动手柄控制）和安全制动（常称为安全闸，由安全回路的继电器或PLC等逻辑
冗余控制。
控制）。工作制动是在手动操作或在自动操作方式下作为正常停车或定车手段。而安全制动是在系统出现故障时，使运行状态下的提升机快速减速停车、静止状态下不能松闸。安全制动又分为一级制动和二级制动
。当提升容器在井筒中而离停车点较远时，若系统出现故障需要紧急制动时应采用二级制动。所谓二级制动，就是制动转矩不是一次全部加到闸盘上，而是分两次，使紧急制动时的减速度比较小，减速度较缓，对机械设备的损伤小，容器在紧急制动后要滑行一段距离才停下来。当提升容器在井筒中离停车点较近时，紧急制动时应采用一级制动。一级制动时制动转矩大、在紧急制动时滑行距离短。目前在先进的提升机上都装备有制动力可调的安全制动装置。第二节 提升机的电力拖动方案
按提升机对电控系统的要求，常用的提升机电力拖动控制方案有以下几种。1、绕线型异步电动机转子回路串电阻提升系统
在这种方案中，绕线型异步电动机转子回路串联附加电阻，利用控制器或磁力站对附加 2
电阻进行不同的组合，改变其大小，达到调速目的。根据提升机调速性能的不同要求，常用电阻组合有五级、八级和十级等。级数越多，调速越平滑，但仍属于有级调速方式。
该方案在加速阶段和低速运行时，大部分能量（转差能量）以热能的形式消耗在转子附加电阻上，系统运行效率低。在负力减速时，一般采用动力制动或低频制动，需要设置辅助电源和定子绕组的二次切换操作。由于受交流接触器容量的限制，目前单机运行功率不超过1000kW，双机不超过2000kW。
这种方案的优点是它的结构简单、维护容易、操作方便，是目前我国中小型矿井的主流提升设备。
2、双机拖动提升系统
双机拖动是将两台同容量或不同容量的电动机通过一定的刚性连接方式，用两台电动机共同拖动一台提升机。与单机拖动相比，其优点是双机拖动可以扩大电动机的使用容量，减小电力拖动系统的转动惯量；可以根据负载情况，确定单机或双机的投入，以提高效率，增加系统可靠件；通过合理调节两机的工作状态，可以得到比单机更加平滑的加减速调节、良好的减速和爬行运行特性。缺点是控制设备多、复杂，维护量大。3、发电机－电动机（G－M）直流拖动可逆提升系统
G－M（原称F－D）直流拖动可逆提升系统是指由直流发电机G为直流电动机M提供通过改变直流发电机
幅值、极性可变的直流电源。直流电动机为它励方式，励磁电流恒定，输出电压来改变直流电动机的转速。直流发电机由交流同步电动机拖动，通过改变直流发电机励磁电流大小改变输出电压，直流发电机的励磁电流是通过改变电机扩大机的励磁实现控制和调节的。
这种方案的优点是可实现无级调速，电动状态与制动状态的切换是快速平滑的，能较好地满足四象限平滑调速的要求，通常采用速度闭环控制调速精度也比较高，无功冲击小，功率因数高，而且还可向电网提供超前无功功率，以改善电网的功率因数。这种方案在世纪80年代以前的大中型矿井提升机系统中得到较好的应用。
20缺点是运行效率较低，因为功率变换的效率是同步电动机和直流发电动机两台电动机效率的乘积，通常变流机组的效率只有0.8左右(考虑直流发电动机组平时不停机)；占地面积大；噪声大；维护工作量大；耗费金属量大等。因此，目前这种传动形式的矿井提升系统中已被晶闸管－电动机（V－M）直流提升系统所取代。
4、晶闸管－电动机（V－M）直流拖动可逆提升系统
晶闸管－电动机（V－M）直流拖动可逆提升系统用静止的晶闸管整流器取代旋转变流 3
器（发电动机组）为直流电动机供电，其效率、控制精度、运行特性及可靠性等均比系统大为提高，从20世纪80年代起就成为直流拖动提升机的主要方式。
G－D受电动机换向器和晶闸管变流器容量的限制，电动机的容量通常在4000kW以下。但当拖动容量大于1000kW和提升速度达10m/s以上时，根据我国的运行经验，一般考虑直流拖动。
5、交－交变频交流拖动可逆提升系统
由于电力电子器件和微电子技术的发展，70年代的研究成果为交流电动机交－交变频调速系统奠定了理论基础，80年代开始在矿井提升机上使用，特别是近年来交－交变频器－低速同步电动机调速在矿井提升系统中得到了较为普遍的应用，而且实现了多微机全数字控制，这种方案控制性能优良、运行效率高、单机容量大、体积小、系统惯量小和维护工作量少，已成为低速大容量矿井提升机传动的首选设备，目前单机传动功率已经达到5000～8000KW。在这种系统中通常采用的是将同步电动机转子外装，与摩擦式提升机的滚筒融合为一体，形成具有体积更小、重量更轻的机电一体化方案，可以明显地降低投资成本。但系统复杂，用到的新技术、新器件多，对运行现场的管理和维护技术人员的技术水平要求较高。
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第二章 提升机直流调速电力拖动与控制
直流拖动在矿井提升中得到了广泛的应用，主要有直流发动机－直流电动机系统（简称G－M）系统和晶闸管变流器－直流电动机系统（简称被淘汰，因此本节仅以V－M提升系统为例作介绍。
第一节 直流电动机调速原理
一、他励直流电动机的机械特性
他励直流电动机的机械特性是指在励磁电流的情况下，电动机的电枢电压V－M系统）两种类型，前者已逐渐Ｉｆ (或磁通？)保持一定（通常为额定值）Ｉａ）之间的关系。由《电Ｕｄ、转速ｎ与转矩Ｔ（或电枢电流 动机学》可知，直流电动机稳定运行时的基本方程为：电压方程
Ｕｄ？ＩＲＥ？ＩＣｎ？
ｄａ？ｄＲａ？ｅＥ？Ｃ？ｎ
ｅ反电势方程
转矩方程
Ｔ？ＣＩＭ？ｄ
运动方程
式中
Ｕｄ？ＩＵｄＲｄＲａａｎ？？？ｎＴ （机械特性）
？0？2Ｔ？Ｃ？Ｃ？ＣＣｅｅｅＭ？ｎ－转速；ｎ－机械特性的斜率；Ｕ0－理想空载转速；？ｄ－电枢电压；
Ｉｄ－电枢电流；Ｒａ－电枢回路总电阻；Ｃｅ－电动势常数；？－电动机每级磁通；
Ｃ－电磁转矩，Ｅ－反电势。
Ｍ－转矩常数；Ｔ当电动机在额定参数下工作时，直流电动机稳定运行时的基本方程可以表示为
ＵＮＲａｎ？？2Ｔ
Ｃ？ＮＣＣｅｅＭ？Ｎ其机械特性称为固有机械特性。如图ｎｎ0ｎＮ1所示。
0ＴＮT
图1 他励直流电动机固有机械特性
5
二、调速方法
从上式可以看出，当改变电枢电压Ｕａ和励磁磁通？时，都可以改ｄ、电枢回路电阻ＲＵｄ调速、变电动机的转速，因此直流电动机的调速通常有以下三种方法，即改变电枢电压改变电枢回路电阻Ｒａ调速和改变磁通？调速，而此时得到的机械特性称为人工机械特性。对于矿井直流提升系统，通常采用改变电枢电压Ｕｄ的调速方法。
第二节 V－M直流拖动基本方案
不论是交流还是直流提升，都要求提升机能在四象限运行。由上式可知，要改变直流电动机电磁转矩的大小，通常采用调节电枢电流的方案；那么要改变直流电动机转矩的极性，可采用改变电枢电流的极性或者改变直流他励电动机励磁电流的极性(即励磁磁通的极性)。
目前矿井直流提升常用的方案基本上为磁场换向可逆逻辑无环流系统。在磁场换向系统中，电枢回路采用一套整流装置，而励磁回路则采用两套整流装置反并联连接，其主电路结构如图图2所示。
～1VM2V～3V
图2 磁场换向V－M直流拖动系统主回路接线图
电动机转矩极性的改变是靠改变励磁电流的的极性实现的，如变流器1V工作时2V关闭为正向提升运行，反之即为反向运行。此外，在换向过程中，励磁电流由额定值下降到零时，如电枢电流依然存在，电动机将产生¡°飞车¡±现象。为了避免这种情况，通常在励磁电流下降到接近于零时，控制电枢电流也为零。
电动机励磁回路的负载是大电感，时间常数大，电流的建立较慢，所以较之电枢换向系统快速性稍差。但矿井提升机对快速性的要求不是太高，也就是说并不要求转矩变化太快。因为急剧的转矩变化会造成过大的机械冲击，而且由于钢丝绳的弹性连接往往会引起剧烈振 6
荡。当然，转矩的变化也不可太慢，否则会由于位能负载的作用造成提升机失控下坠，比较合适的转矩反向时间约在0.6～1.2s之间。为了满足这一要求，常采用¡°强迫励磁¡±的方法，即在建立磁场或反向过程中加3～5倍的励磁电压。
由于磁场换向电枢回路用一套变流装置，虽然励磁回路用两套，但由于励磁功率通常只占电动机额定功率的3%～5%，显然磁场换向所需变流装置的容量要小得多，考虑到经济上的这一优越性，目前这种方案在大容量矿井提升机直流电力拖动中得到广泛应用。一、磁场换向的V－M直流电力拖动机械特性和运转状态
1、系统机械特性
系统开环机械特性和运转状态如图3所示。
ｎ？2？？2？1？？1正向制动正向电动１Ｖ整流２Ｖ整流１Ｖ逆变２Ｖ整流？1？2(？1？ＩｄＭ１ＶＩｆＩｄＭＩｆ？2)２Ｖ３Ｖ１Ｖ０２Ｖ３ＶＴＩｄＭ１Ｖ(？1？？2ＩｆＩｄＭＩｆ？2)２Ｖ３Ｖ１Ｖ？1反向电动１Ｖ整流３Ｖ整流１Ｖ逆变３Ｖ整流２Ｖ３Ｖ？2？？2反向制动？1？？1
图3 磁场换向的V－M系统开环机械特性及运转状态
２、运转状态
提升机正向提升时，电枢变流器1V工作在整流状态，¦Á＜90¡ã。磁场变流器2V工作在整流状态，设励磁电流If为正向，且为额定励磁电流。在四象限运行中，电枢电流的极性始终保持不变，电动机的转矩极性由励磁电流的极性决定。因If为正向，所以电动机转矩极 7
性为正向，电动机工作在正向电动状态。改变1V的控制角¦Á就可以调节电枢电压Ud的大小，从而达到调压调速的目的。在此运行状态，Ud＞Ed，能量是从交流电网经1V供给电动机的，运行状态与电枢换向系统相同。若电动机工作在负力减速或下放重物，关闭变流器3V工作在整流状态，If反向。因转速方向不变，则电动机的反电势2V，使Ed反向，让1V工作在逆变状态，且使Ud＜Ed，由于If已反向，电动机的转矩极性反向，电动机工作在正向发电制动状态，电能由电动机经1V(逆变成交流电)回馈交流电网。
If的反向过程。而励磁回反向电动和反向制动状态的分析与上述类似。由于电枢电流Id方向不变，转矩的反向过程取决于励磁电流路的电磁惯性时间常数很大，一般达到2s以上，所以转矩的换向时间较电枢换向长。为了加快转矩的换向过程，通常在磁场换向系统中采取¡°强迫励磁¡±，将磁场反向时间缩短到0.6～1.2s。
二、直流提升机对调速系统的控制要求及调速指标
提升机对自动调速系统提出控制性能的要求一般包括静态调速指标和动态调速指标。静态调速指标，要求自动调速系统能在最高转速(一般指额定转速)和最低转速的范围内调节转速，并且要求在不同转速下工作时，速度稳定。动态调速指标要求系统起动、制动快速而平稳；稳态运行时，对负载变化、电源电压波动等干扰因素要有较强的抵抗能力，说的抗干扰能力强。
调速系统的静态品质好坏，可用下述的两个指标衡量：1、调速范围
电动机在额定负载时提供的最高转速nmax与最低转速nmin之比称调速范围，表示为
ｎＤ？max
ｎmin即通常所
对于直流拖动系统，电动机的最高转速2、静差率
nmax就是电动机的额定转速ndN。
调速系统的静差率是指电动机在稳定工作时，负载由零增至额定值时，对应的静态速降¦¤ndN与理想空载转速n0之比：
？ｎｓ？ｄＮ
ｎ0在设计时，要求的静差率是指低速运行时的静差率。D、s与¦¤ndN之间的关系可表示为
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Ｄ？
？ｎ(1？ｓ)ｄＮｓｎｄＮ式中 ndN－电动机额定转速，r／min；
s－额定负载时，对应最低转速的静差率；
¦¤ndN－额定负载时的静态速降，r／min。
矿井提升机的等速度一般为6～12m／s，爬行速度一般为0.3～0.5m／s，因此调速范围D＝12～40。爬行阶段一般要求的静差率为s＝0.1～0.5。
调速系统的动态品质一般用上升时间、超调量、调节时间等动态指标来衡量。为了使系统具有优良的静动态品质，设计时考虑系统的闭环控制，通过确当地选择调节器的形式和参数来满足静动态品质要求。
第三节 基本知识简介
一、PN结与电力二极管的工作原理
图4为电力二极管的外形、结构和电气 图形符号。
AKAＩPNJb)KKAa)c)
它是以半导体ＰＮ结为基础，由一个面积较大的ＰＮ结和两端引线以及封装组成，外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装，基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样。具有单向导电和不可控制的特点。
图4 电力二极管的外形、结构和电气 图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
它是以半导体PN结为基础，由一个面积较大的PN结和两端引线及封装组成，外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装，基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样。
具有单向导电和不可控制的特点。
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二、晶闸管的结构与工作原理
图5为晶闸管外形、结构和电气图形符号。
AP1N1J1P2J2JN23Ka)b)ＫGGＫＫＡAGＡc)
图5 晶闸管外形、结构和电气图形符号
a)外形 b)结构 c)电气图形符号
AAP1N1GP2N2N1P2ＩAPNPＩc2V2ＩKKb)
ＥAＲV1GＩc1GＩSＥGNPN对晶体管的驱动触发产生注入门极的触发电流Ｉ的电路ＧKa)门极触发电路
图6 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
a) 双晶体管模型 b工作原理)
ＩＡ正向导通ＵＲＳＭＵＰＲＭＩ＝０ＩＧ２ＩＧ１ＧＩＨ－ＵＡ雪崩击穿０－ＩＡＵＤＲＭ＋ＵＡＵＤＳＭＵｂｏ
图7 晶闸管的伏安特性
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特点：
？ 承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。？ 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。？ 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。
。
？ 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下三、单相桥式全控整流电路
1、电阻性负载 电路及波形如图8所示。
T1T3Tｉ2VVaa)ｕ1ｕ2ｕdbT2VT4Vｕｕd(ｉd)ｉddb)0？？？ｕVT1,4c)0ｉ2d)0图8 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形
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d？ｔ？ｔ？ｔ工作原理及波形分析？ＶＴ１和ＶＴ４组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。？ＶＴ２和ＶＴ３组成另一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。ｉＲ
2、阻感负载 图9 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形
ｉdTｕ1TVｉ2ａｕ221TV3ｕdb4ＬＲTVｕ2ＯｕdＯｉdｉVTＯ1,4TVa)？ｔ？ｔＩdＩdＩdＩdＩd？ｔ？ｔ？ｔ？ｔＯｉVT2,3Ｏｉ2ｕVTＯ1,4Ｏb)ｔ？
假设电路已工作于稳态，ｉd的平均值不变。假设负载电感很大，负载电流ｉd连续且波形近似为一水平线。过零变负时，由于电感的ｕ２作用晶闸管ＶＴ和ＶＴ中仍１４流过电流ｉd，并不关断。至ωｔ ＝π＋？ 时刻，给ＶＴ２和ＶＴ加触发脉冲，因ＶＴ２３和ＶＴ３本已承受正电压，故两管导通。和ＶＴ导通后，ｕ通过ＶＴ２３２和ＶＴ分别向ＶＴ１和ＶＴＶＴ２３４施加反压使ＶＴ和ＶＴ关１４断，流过ＶＴ和ＶＴ的电流１４迅速转移到ＶＴ和ＶＴ上，２３此过程称换相，亦称换流。
图9 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形
？1？？22Ｕd？？2Ｕｔd(？ｔ)？Ｕ2cos？？0.9Ｕ2cos？
2sin？？？？特点：
？ 晶闸管移相范围为90？。
？ 晶闸管承受的最大正反向电压均为峰值。
？ 晶闸管导通角¦È与¦Á无关，均为180？，平均值和有效值分别为：
11ＩＩ0.707ＩdT？Ｉd 和
ＩT？d？d
22？ 变压器二次侧电流 i2 的波形为正负各180？的矩形波，其相位由¦Á角决定，有效
12
I2 = Id 。
3、反电动势-电阻、电感负载：如图10所示。
ｉdｕdＥＲＯ？？？ｕdＥ？ｔＩdｉdＯa)b)？ｔ
图10 单相桥式全控整流电路接反电动势-电阻、电感负载时的电路及波形
|u2| > E 时，晶闸管承受正电压，才有导通的可能。导通之后直至 | u2| = E，id 即降至 0
使得晶闸管关断，此后 ud = E与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度为停止导电角。在 ¦Á 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。
¦Ä 停止导电，¦Ä 称Ｅ？？arcsin2Ｕ2从波形上可见：
？ 电流续断--id 波形在一周期内有部分时间为 0 的情况；
？ 电流连续--id 波形在一周期内不出现为 0 的情况；
？ 当¦Á﹤¦Ä时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不能导通。为使晶闸管可靠导通，触发脉冲需足够的宽度，保证当发脉冲仍然存在，相当于触发角被推迟为
¦Øt = ¦Ä 时，晶闸管承受正电压，触¦Ä，即 a =¦Ä 。
的机械特性将很软 。
用来减少电流
¦È=180¡ã，输出电ud和负载11所示。
？ 负载为直流电动机时，如果出现电流断续则电动机？ 为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，的脉动和延长晶闸管导通的时间。只要电感量足够大，就可以满足导通角流连续平直，从而改善整流装置及电动机的工作条件。在这种条件下，整流电压电流id波形与电感性负载电流连续时相同，ud的计算公式亦一样。波形如图 13
ｕd？？０ｉdＯ？？=？Ｅ？？ｔ？ｔ
图11 单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况四、三相半波可控整流电路
？ 交流测由三相电源供电。
？ 负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时用。
？ 基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路、双反星形可控整流电路、
十二脉波可控整流电路等，均可在此基础上进行分析。1、电阻性负载
三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及Ta)abcｕdｕ2b)a？？=0ｕ
¦Á=0？时的波形如图12所示。
VT1VT2VT3ｉdｕbｕcＲｔ1Ｏ？ｕG？ｔ2？ｔ3ｔ？c)Ｏｕdｔ？d)ＯｉVT1ｔ？e)f)ｕVTＯ1ｔ？Ｏｕabｕac？ｔ
¦Á=0？时的波形 图12 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及 14
电路的特点：
？ 变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。
。 ？ 三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法自然换相点：
假设将电路中的晶闸管换作二极管，用一周期中
？ 在¦Øt1~¦Øt2期间，VD1导通，ud=ua
？ 在¦Øt2~¦Øt3期间，VD2导通，ud=ub
？ 在¦Øt3~¦Øt4期间，VD3导通，ud=uc
¦Á=0？时的工作原理分析：
变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量。晶闸管的电压波形，由3段组成：
？ 第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0
VD表示，成为三相半波不可控整流电路。
？ 第2段，在VT1关断后，VT2导通期间， uT1=ua-ub=uab，为一段线电压。
？ 第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac为另一段线电压。
二极管换相时刻定义为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角¦Á的起点，即¦Á=0？。
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ｕ=ｕ30？ｕ2？？abｕcＯｕGＯｔ？？ｔｕdｉＯ？ｔ1VT？ｔ1ｕＯVT？ｔ1ｕacＯ？ｔｕabｕac
图13 ¦Á=30？时的波形
¦Á=30？时的波形负载电流处于连续和断续之间的临界状态，各相仍导电ｕ2？？=60ｕ？aｕbｕcＯ？ｔｕGｕＯd？ｔｉＯ？ｔVT1Ｏ？ｔ
图14 ¦Á>30¡ã（60¡ã）的情况
¦Á> 30？的情况负载电流断续，晶闸管导通角小于120？，电流不连续。2、阻感负载
特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直。
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60¡ã。
？ ¦Á¡Ü30？时，整流电压波形与电阻负载时相同。
？ ¦Á>30？时，u2过零时，VT1不关断，直到VT2 的脉冲到来，才换流，由VT2导通向
负载供电，同时向VT1施加反压使其关断¡ªud波形中出现负的部分。
？ id波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将？ 阻感负载时的移相范围为90？。如图15所示。
id近似为一条水平线。
图15
Tｕ2aVT1ＬbVTｅLｉd2ｕdcＲVT3ｕdｕaｕbｕcＯ？ｉaＯｉbＯｉcＯｉdｕVTＯ1Ｏｕacｕacｕab三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及Ｕd？Ｕd0cos60？？1.17Ｕ2
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？ｔ？ｔ？ｔ？ｔ？ｔ？ｔ
=60？时的波形 ¦Á
五、三相桥式全控整流电路
三相桥是应用最为广泛的整流电路，如图16所示。
VT1VT3VT5d1Tnｉaabcｉd负载ｕdVT4VT6VT2d2图16 三相桥式全控整流电路原理图
共阴极组：阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）
共阳极组：阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）
导通顺序： VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6
自然换向时，每时刻导通的两个晶闸管分别对应阳极所接交流电压值最高的一个和阴极所接交流电压值最低的一个。
1、电阻负载
？ 假设将电路中的晶闸管换作二极管，相当于晶闸管触发角ａ =0¡ã时。
？ 共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。？ 共阳极组的3个晶闸管，阴极所接交流电压值最低的一个导通。？ 任意时刻共阳极组和共阴极组中各有一个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。
18
ｕ2？？= 0¡ãｕaｕbｕcｕd1Ｏ？ｔ1？ｔｕd2ｕｕⅠⅡⅢⅣⅤｕ2LabｕacｕbcｕbaｕcaｕⅥcbｕabｕacdＯ？ｔｉVT1ｕＯVTｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕ？ｔabｕac1Ｏ？ｔｕabｕac图17 三相桥式全控整流电路带电阻负载¦Á = 0¡ã时的波形
晶闸管及输出整流电压的情况如表1所示
6个晶闸管导通顺序 VT1 －VT2 －VT3 －VT4 －VT5 －VT6。
表1 三相桥式全控整流电路电阻负载¦Á = 0¡ã时晶闸管工作情况
时 段 Ｉ ＩＩ ＩＩＩ ＩＶ Ｖ 共阴极组中导通ＶＴ１ ＶＴ１ ＶＴ３ ＶＴ３ ＶＴ５ 共阳极组中导通ＶＴ６ ＶＴ２ ＶＴ２ ＶＴ４ ＶＴ４ 整流输出电压ｕｄ ｕａ－ｕｂ ｕａ－ｕｃ ｕｂ－ｕｃ ｕｂ－ｕａ ｕｃ－ｕａ
19
ＶＩ ＶＴ５ ＶＴ６ ｃ－ｕｂ
ｕ
三相桥式全控整流电路的特点
（1）2个晶闸管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组1相器件。
（2）对触发脉冲的要求：
。
？ 按VT1 －VT2 －VT3 －VT4 －VT5 －VT6的顺序导通，相位依次差60？。
？ 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120？。
？ 共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120？。
？ 同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6， VT5与VT2，脉冲相差180？（3）ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为 （4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲。
可采用两种方法：宽脉冲触发或双脉冲触发（常用）。
（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
晶闸管一周期中有120¡ã处于通态，240¡ã处于断态，由于负载为电阻，故晶闸管处于通态时的电流波形与相应时段的Ud波形相同。
6脉波整流电路。
各1个，且不能为同 20
= 30¡ãｕd1？？ｕaｕbｕcｔ1Ｏ？ｕd2ｕdⅠⅡⅢⅣⅤⅥｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacｔ？Ｏｔ？ｕVT1ｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacＯｔ？ｉaＯｕabｕacｔ？
图18 三相桥式全控整流电路带电阻负载¦Á = 30¡ã时的波形
每一段导通晶闸管的编号仍符合表1的规律
区别在于：晶闸管起始导通时刻推迟了30¡ã，组成ud的每一段线电压因此推迟30¡ã，ud平均值降低。
21
ｕd1？？= 60¡ãｕaｕbｕc？ｔ1Ｏｕd2ｕdｕabⅠⅡⅢⅣⅤⅥｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕac？ｔＯ？ｔｕVT1ｕacｕacＯ？ｔｕab图19 三相桥式全控整流电路带电阻负载Ud波形中每段线电压的波形继续向后移，平均值降低¦Á = 60¡ã时的波形
。¦Á = 60¡ã时Ud出现了零点。
可见，当¦Á ¡Ü60？时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续。
22
ｕd1ｕaｕbｕcｕaｕbＯｕd2ｕdｕbcｕbaabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacｕｔ？Ｏｔ？ｉdＯｉVT1ｔ？Ｏｉaｔ？Ｏ图20 三相桥式全控整流电路带电阻负载¦Á > 60¡ã时的波形
ｔ？当¦Á > 60¡ã时，ud波形每60¡ã中有一段为零。一旦ud降为零，id也降为零，流过晶闸管的电流即降为零，晶闸管关断，输出整流电压ud为零，波形ud不能出现负值。带电阻负载时三相桥式全控整流电路¦Á角的移相范围是120？。
2、阻感负载
晶闸管VT1导通段，iVT1波形由负载电流波id形决定，与ud波形不同。
23
ｕbｕcｕｕ2d1？？= 0¡ãｕaＯ？ｔ1？ｔｕd2ｕｕⅠｕ2LabⅡｕacｕⅢbcｕⅣbaｕⅤcaｕⅥcbｕabｕacdＯ？ｔｉdｉVTＯ？ｔ1Ｏ？ｔ图21 三相桥式全控整流电路带阻感负载¦Á= 0¡ã时的波形
？？= 30¡ãd1ｕaｕbｕcＯ？ｔ1d2ⅠⅡⅢⅣⅤⅥｕdｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacＯｉdＯｉaＯ图21 三相桥式全控整流电路带阻感负载¦Á= 30¡ã时的波形
24
？ｔ？ｔｔｔｕｕ？？
ｕbｕcｕｕ2d1？？= 0¡ãｕaＯ？ｔ1？ｔｕd2ｕｕⅠｕ2LabⅡｕacｕⅢbcｕⅣbaｕⅤcaｕⅥcbｕabｕacdＯ？ｔｉdｉVTＯ？ｔ1Ｏ？ｔ图21 三相桥式全控整流电路带阻感负载¦Á= 0¡ã时的波形
？？= 30¡ãd1ｕaｕbｕcＯ？ｔ1d2ⅠⅡⅢⅣⅤⅥｕdｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacＯｉdＯｉaＯ图21 三相桥式全控整流电路带阻感负载¦Á= 30¡ã时的波形
24
？ｔ？ｔｔｔｕｕ？？
若电感知足够大，中正负面积相等，平均值近似为零。¦Á >60？时：
？ 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。
电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。
阻感负载时，ud波形会出现负的部分。
？ 带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的说明：
？ 在电流连续的情况下：
ａ角移相范围为90？。
1Ｕd？？？32？？？3？？？32？3Ｕ2sin？ｔｄ(？ｔ)？2.34Ｕ2cos？？1.35Ｕ2ｌcos？
22所示。在负载电感足够？ 三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载时的电路如图大足以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同，仅在计算Ｉd时有所不同，接反电势阻感负载时的Ｉd为：
Ｕd？ＥＩd？
ＲVT1VT3VT5ｉaTabcｕdd1ｉdR
LEVT4VT6VT2d2
图22 三相桥式全控整流电路带阻感和反电势负载的结构图六、有源逆变
？ 同一套晶闸管电路，既可工作在整流状态，也可工作在逆变状态。对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变，既可工作在整流状态又可工作在逆变状态，称为变流电路(装置)。
？ 变流装置工作在逆变状态时，如果其交流侧接在交流电源上，电源成为负载，把直 26
流电逆变为同频率的交流电反送到电网中去，这样的逆变叫¡°有源逆变¡±。
？ 如果变流装置的交流侧不是接至交流电网，而是接至负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，这样的逆变称为1、电能传输关系
直流电动机作为负载工作时，如图23(a)所示变流器把交流电网电能变成直流电能供给电动机和电阻R消耗。
直流电动机作为电源(发电机)工作时，直流电动机作为发电机工作时，如图23(b)、(c)¡°无源逆变¡± 。
所示 。直流电动机供出能量，变流器将直流电动机供出的直流能量的一部分变换为与电网同频率的交流能量送回电网，电阻R消耗一部分能量，直流电动机运行在发电制动状态。
图23(c)所示，回路电流由两电势之和与回路的总电阻决定。这时两个电源都输出功率，消耗在回路电阻上，如回路电阻不允许的。
ＩdＩdＩdR很小，将有很大电流，相当于短路，这在实际工作中是ＵdＥRＭＥＵdＭＵdＥＭRR(a)(b)(c)
图23 电网和直流电动机间的能量转换
2、单相有源逆变
ＰT1ｕ2T2ｕdＮ？dＵＥ？ｔｉddＬＰＲT1ｕ2T2ｕdＮT3ｕdT4dｉＬdＲ电能－MＥ+T3dｕT4电能+MＥ－ＯｉdｉT1ＯｉT3ｉT2ｉT4ｉT1ｉT3ＯｉdｉT2ＯｔＵd？ＥＩd？ｔ？ｉT4ｉT1ｉT3ｉT2ｉT4Ｉdｔ？
(a) 整流状态 (b) 逆变状态
图24 单相全控桥整流电路的两种工作状态
27
结论：整流电路工作于有源逆变状态的条件如下：
？ 变流器直流侧有直流电动势，其极性必须与晶闸管导通方向一致，改变励磁方向；/2)，且Ｕd？Ｅ。 ？ 变流器输出的直流平均电压Ｕd必须为负值，即晶闸管触发角？？(¦Ð3、三相有源逆变
（1）三相半波有源逆变
ｕaｕbabcT1T2T3ｕdｉdｕaｕbLdabcT1T2T3ｕdｉdＯｕcＯｕcLdR+MＥ－R－MＥ+ｕdｕa？ｔ1ｕbｕcｕdＵdＥ？ｔＯｕaｕb？ｔ1ｕc？ｔＵdＥ2ＯｕgＯo？？=30ｕｕgg12ｕg3ｕg1ｕg2ｕgＯ？？=150ｕg3oｕg1？=30oｕgｕg3ｕg2ｉdＯ？ｔＩdｉT1ｉT2ｉT3ｉT1？ｔｉdｉT3Ｏ？ｔｉT1ｉT2ｉT3Ｉd？ｔ
(a)整流状态下电压、电流波形 (b)逆变状态下电压、电流波形
图25 三相半波相控电路的整流和有源逆变工作状态整流状态中间状态逆变状态
ｕdｕaｕbｔ？1ｕcｕaｕbｕcｕaｕbｕcｕaｕbｕcｕaＯ？ｔ？=？3？bcｕｕｕｕｕｕｕbcｕｕcbｕabｕacｕbaｕcaｕcbｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacｕbaｕcaｕcbｕabｕacT1abacbcbaca？？=？？=22？？=23？=？3？？？=56？=？6？？ｔｔｔ1？2？3Ｏ？ｔ
图26 三相半波相控电路输出电压ud及晶闸管T1两端的电压波形uT1
28
（2）三相桥式逆变电路
ｕ2ｕaｕbｕcｕaｕbｕcｕaｕbｕcｕaｕbＯ？ｔ？？=？3？？=？4？？=？6ｕdｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacｕbcｕbaｕcaｕcbｕabｕacｕbc？ｔ1？ｔ2？ｔ3Ｏ？？=？3？？=？4？？=？6图27 三相桥式整流电路用工作于有源逆变状态时的波形
4、逆变失败及最小逆变角的确定
（1）触发电路工作不可靠（如三相半波有源逆变）
ｕｕdｕaｕbｕcｕadｕaｕbｕcｕa？ｔ2？ｔ1？ｔ1Ｏ？ｔＯ？ｔＥ？？＜Ｅｕgｕg3ｕg1ｕg2ｕg3ｕg1ｕgｕg3ｕg1ｕg2ｕg3ｕg1Ｏ？ｔ
Ｏ？ｔ
(a)脉冲丢失（不触发） (b)触发脉冲延迟（a相电压高于b相）
图28 逆变失败的原因
（2） 晶闸管发生故障
由于各种原因造成晶闸管故障，从而使晶闸管应该阻断时不能阻断，应该导通时不能导通，均会造成逆变失败，该b相导通而不导通，a相继续导通。
ｕdｕaｕbｕcｕa？ｔ1Ｏ？ｔＥｕgｕg3ｕg1ｕg2ｕg3ｕg1Ｏ？
图29 晶闸管发生故障
29
ｔ
？
（3） 交流电源发生异常
在逆变工作状态时，如果交流电源突然停电、缺相或电源电压降低，由于直流电动势的存在，晶闸管仍可触发导通。此时变流器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的交流电压，因此直流电动势将通过晶闸管使电路短路。（4）换相裕量不足
有源逆变电路设计时，如果对晶闸管换相时的换相重叠角考虑不够，就会造成换相裕量时间小于晶闸管关断时间，从而导致换相失败。
ｕaｕbｕcabcLBLBLBｉaｉbｉcT1T2T3ｉd－ＯｕdLdR－MＥ++ｕdｕa？ｕbｕcｕaｕbＯ？？ｉT3ｉT1pｔ？ｉd？？？？ｉT2ｉT3ｉT1？？？？？？？ｔＯ
图30 换相重叠角（触发a相时，换相还未结束，原导通的继续导通）（5） 最小逆变角的确定及常用方法
'逆变时允许采用的最小逆变角？？？？应为
？？？？
minmin？？ｔ？晶闸管的关断时间ｔ，称为恢复q（大的可达200～300¦Ìs）所对应的电角度（？q）阻断角，一般4～5¡ã；？为换相重叠角，大小可根据公式计算或查手册；角，一般5～10¡ã。
30
'？为换相安全裕量
第四节 磁场换向直流提升机可逆调速系统
选用直流提升的功率一般都在2000kW左右，功率较大，为减少投资通常选用磁场换向的V－M可逆调速系统。图31所示为一典型的磁场换向速度、电流双闭环逻辑无环流V¡ªM可逆调速系统的结构框图。下面将依次介绍系统各部分的原理及系统的工作原理。
１０￣６ｋＶ１６１５２９ＵｆｎＵｇｎＵｆｄｉ１ＵＳｔ２ｔＤＸＴ１７Ｕｄｘｉ３４ＵＬｔ５６８９ＲＪ1１１ＧＤｔＳＴＪＢｔＬＴＤＦ１２７９ＴＧ１４ＲＪ2ＦＧＴ１８Ｕｇｆｉ２２ＵｆＬｔｔＦＬＴ１３Ｍ２６２３２４ＤＫ1２５２５Ｕｇｆ１９ＦＢ２１ＵｆｆｉＤＫ2ｔ２ｔ１ＦＪＪＬＹＴ２０外来１０２７２８？Ｊ
图31 磁场换向的V－M可逆调速系统方框图
1－速度调节器ST； 2－电流上升率限制器DXT(也称电流给定积分器)；3－绝对值变换器JB；4－电枢电流调节器LT；5－倒相器DF；6、7－顺序控制器SGT；8－电枢触发装置CF；9－变流器；10－电流检测装置；11－平波电抗器；12－快速开关；13－直流电动机；14－测速发电动机；15－整流变压器；16－交流侧高压断路器；17－励磁给定值调节器ＦＧT；18－符号变换器FB； 19－方向记忆单元FJ；20－零电流鉴别器JL；21－延时单元；22－励磁电流调节器FLT；23－磁场触发装置CF；24－电子开关；25－磁场变流器；26－励磁绕组；27－磁场变流变压器；28－导通角¦È检测器¦ÈJ；29－速度给定积分器GD
一、系统组成
各单元的名称已标注在图31中，系统有多个单元组成。主回路包括交流侧高压断路器、整流变压器、变流器、平波电抗器、直流快速开关、直流电动机、磁场变流器、磁场变流变压器等。电枢控制是由速度调节器和电流调节器组成的典型双闭环调节系统。电流闭环控制系统。虚线框中的励磁控制则是18、19、20、21等单元电路组成磁场控制逻辑电路，简称 场控罗辑电路，其功能是实现励磁回路两组整流桥的无环流切换。 31
二、电枢主回路及调节回路
电枢主回路包括整流变压器、晶闸管整流桥、基本负载电阻、电抗器和直流快速开关等组成。
1、整流变压器
由于直流电动机电压等级和交流电网电压等级往往不能很好的匹配，通常需要将电网电压变换为所需要的电压水平。因此在大容量的系统中，需要在电网和变流器之间接入整流变压器。
在图31所示的系统中，变流器采用双桥串联，两组桥都需通过变压器接入电网，所以选取了两台。当然也可以利用三线圈：一个原边，两个副边，分别接成星形和三角形，并使两变压器的副边输出在相位上错开以降低电流脉动。
2、变流器（整流器）
变流器采用双桥串联、顺序控制的方式，两组桥的触发脉冲与整流变压器一样错开30o，
30o，这样可以使变流器输出6～12脉波的直流电压，理想情况下可以输出12脉波的直流电压，输出电压平滑，可以减少谐波和提高功率因数。由于晶闸管变流使得电流波形畸变，以及由于输人电流的相位滞后，使得变流器功率因数降低，高次谐波分量增大，给电网带来较大的¡°污染¡±。对于大容量高电压的电动机，如果采用两组晶闸管整流桥串联供电，并通过改变变压器联接方式，不仅可以减少谐波分量，提高功率因数，而且还可以降低对晶闸管耐压值的要求。图方式，其中：Ｕｄ？ＵＵｄ1？ｄ2。
（1）串联顺序调节的工作原理
32为串联顺序控制的主电路接线ＴｕＡＲＪ１Ｕｄ１ｕＢＵｄ２ＭＵｄＲＪ２ｕＣ
图32串联顺序控制的主电路
32
在图32中，变压器两个副边绕组电压相等，相位差30¡ã，而两组整流桥输出电压不一
定相同，但输出电流始终相等，电枢电流为桥电流，而电枢电压为两桥输出电压的和。在整个控制过程中，仅有一个整流桥的触发控制角在变化，另一个整流桥的触发控制角保持在一个固定位置，即最大整流或最大逆变，这视电动机的工作状态而定。当一个整流桥处于最大整流状态，另一个整流桥处于最大逆变时，电动机电枢两端电压为零；当控制逆变桥的触发脉冲由最大逆变向最大整流方向移动时，在电枢两端可以得到从零到最大整流电压的电压；反之，当整流桥的触发脉冲由最大整流向最大逆变方向移动时，则可获得从零到最大逆变的电压，以吸收电动机发电状态的能量馈送给电网。整流波形如图33所示。
图33 串联顺序控制的电压波形
33
两组整流桥输出电压：
Ｕ1.35Ｕ2ｌcos？ｄ1？1
Ｕｄ2？1.35Ｕ？2ｌcos2
其中：Ｕ2ｌ为变压器副边线电压的有效值；？1、？2分别为整流桥的触发控制角。
根据触发角与功率因数的关系，可以得到不同触发角下功率因数的值，用图示法描述如图34所示。
从图34中可以看出，与普通三相全控整流桥相比，采用串联顺序控制可以很大程度地减小无功功率，尤其是低速运行时的无功功率。
Q/S一般控制可减少的无功功率顺序控制？min？minP/S-1图34有功和无功功率图示法
1
图中虚线---三相桥式整流功率关系，实线---串联顺序控制功率关系，Q---顺序控制的无功功率，P---顺序控制的有功功率。
６ＫＶ100Ｋ？ＬｔＵ40Ｋ？ＴＭ１Ｄ，ｙＴＭ２Ｙ，ｙ100Ｋ？20Ｋ？ＤＦＫ１Ｕｄ１ＵｄＵＲＪ１Ｋ２Ｕ40Ｋ？40Ｋ？ＲＪ２20Ｋ？ｄ２Ｕ图35双桥顺序控制器电路图
34
（2）顺序控制器
双桥串联顺序控制电路如图35所示，特性如图36所示。
来自电枢LT的输出信号ULt被限制在0～＋10V之间，经倒相后的输出信号Udf为0～－10V。倒相器DF的特性如图36(a)所示。Uk1=f(Udf)持性如图36(b)所示，Uk2=f(Udf)特性如图36(c)所示。每一个桥的触发整流特性如图36(d)所示。由图(a)、(b)特性可得Uk1 =f(ULt)、Uk2 =f(ULt)特性，如图36(e)所示。由图(d)、(e)特性可得Ud1 =f(ULt)、Ud2 =f(ULt)特性，如图。当ULt＝0V时，Ud=－36(f)所示。由Ud= Ud1＋ Ud2则可得总的触发整流特性Ud=f（ULt）Udm；当ULt＝－5V时，Ud=0V；当ULt＝－10V时，Ud=＋Udm 。
Ｕdf１０ＶＵdf１０ＶＵdf１０ＶＵlt－５Ｖ－１０Ｖ（ａ）（ｂ）Ｕk1Ｕk2（ｃ）ＵdmＵk1Ｕdl１０ＶＵdＵd1ＵltＵd2Ｕlt１０ＶＵk2５Ｖ１０ＶＵk1１０Ｖ５Ｖ１０ＶＵlt５Ｖ１０Ｖ（ｄ）（ｅ）－Ｕdm（ｆ）
图36 双桥串联顺序控制特性
3、基本负载电阻
在图31所示图中，与电枢整流桥并联的电阻Rj1、Rj2称为基本负载电阻，其作用是为整流桥提供续流电流。通常在大容量的变流器中，对于大功率变流器，一般采用双窄脉冲触发，这样对于双桥串联供电的电枢回路，需要同时给出四个脉冲，两组桥才能运行，形成电枢电流。如果两组桥的触发脉冲不同步，两组桥就不能同步运行，就不能形成电枢电流。当设置了基本负载电阻后，每个桥通过基本负载电阻单独构成电流通路，每个桥都能形成电枢电流。保证了在触发脉冲不同步的情况下也能正常工作。若采用宽脉冲触发，可以不设置基本负载电阻。另外，在负载减半的情况下，可以采用一组桥工作、一组桥备用的运行方式。 35
若一组桥故障时，另一组桥在半负载下也能正常运行。4、滤波电抗器
滤波电抗器（也称平波电抗器）的主要作用是滤除电流的脉动成分（俗称滤波），并使电流连续以及限流。与单桥相比，双桥顺序控制的脉动频率提高了，谐波电压幅值也减小了，但脉动仍然存在。为限制电枢电流的谐波分量，使电枢电流断续范围尽可能小，仍需在电枢回路接入电抗器。但由于电感量与电流的脉动频率成反比，所以双桥顺序控制时，电抗器的电感量比单桥电路时小得多。另外，在提升系统中，要求电枢电流连续，因此选择滤波电2抗器时还应满足电流连续的要求。三相全控整流桥和双桥顺序控制基波和谐波的关系如表所示。
表2 三相全控整流桥和双桥顺序控制基波和谐波的关系整流桥类型
脉波数
谐波电流频率与基波电流频率倍数
谐波电流幅值与基波电流幅值的关系
三相全控整流桥
6
fn=(6k¡À1)f1
In=(1/n)I1
双桥顺序控制
12
fn =(12k¡À1) f1
In=(1/n)I1
注：k－正整数；fn－谐波电流频率，f1－基波电流频率；In－谐波电流有效值，I1－基波电流有效值
在电枢回路发生短路故障时，由于流过电抗器的电流不能突变，减缓了瞬时大电流的产生，为其它保护动作赢得了时间。
5、直流快速开关
直流快速开关的作用是直流侧（直流电动机侧）过载和短路保护用，它的机构动作时间只有2ms，全部分段电弧时间不超过30ms，因此，当直流侧发生故障时，能在快速熔断器 熔断之前动作，避免更换快速熔断器带来的麻烦和损失。6、电枢调节电路
电枢调节电路为典型的双闭环调节系统。速度调节器ST和电枢电流调节器LT均为PI调节器，它们的主要作用是综合给定和反馈信号、改善系统的动静态性能。1）速度、电流双闭环调节
速度、电流双闭环调速是V－M提升系统最常用的结构形式，图－M可逆调速系统可以简化为如图31的磁场换向的VST
37所示的速度、电流双闭环调速系统。速度调节器综合速度给定输入信号Ugn和速度反馈信号Ufn构成负反馈的速度闭环，称为外环。速度调节器ST的输出信号作为电流调节器LT的给定输入信号Ugi，电流调节器LT综合输入信号 36
Ugi和电流反馈信号Ufi构成负反馈的电流闭环，称为内环。电流调节器LT的输出信号UK为晶闸管触发装置CF的移相控制信号，由它控制晶闸管的控制角中用于控制的各种信号都转换为同一性质的电压信号。
速度反馈信号是由与主提升直流电动机同轴连接的直流测速发动机及变换电路获取的，测速发动机的输出电压与转速成正比，可以表示为流反馈信号由接于交流侧的电流互感器反馈系数)。
通过对速度调节器ST和电流调节器LT结构的选择和参数的计算，可设计出满足静动态性能指标的系统，一般速度和电流两个调节器均采用比例积分(PI)调节器。
Ufn＝Kfnn(Kfn为速度反馈系数)。电¦Á以调节电枢电压。系统LH及变换电路获取，可表示为Ufi＝KfiId(Kfi为电流～＋１５ＶｆｉＵ０ＲｇｎＵ２ｉＬＨｉ１ＲｎＣｎ０ＲＲｉｉＣＲ００ＲｋＵＵｄｉｄＭ—ＳＴｆｎＵＬＴＣＦｎ
图37 转速、电流双闭环调速系统
晶闸管触发装置应具有较宽范围的移相控制特性，满足整流和逆变的要求，移相控制特性如图38所示。要使变流器工作在整流状态，则UK为正极性。对于电流调节器LT，由于
？？？180？90ＵＫ或？ＵＫｍ00ＵＫｍＵＫｍ
图38 触发电路的移相控制特性¦Á＝f(Uk)
电流给定信号Ugi和电流反馈信号Ufi均加到LT的反相输入端，因此Ugi与Ufi的差值应为负 37
极性。电动机处于电动状态时，Ugi应略大于Ufi，因此Ugi应为负极性，Ufi应为正极性。同理，Ugn应为正极性，Ufn应为负极性。
实际系统中，为了限制最小控制角¦Ámin和最小逆变角¦Âmin ，LT的输出端设置正、负Idm，ST的输出端也设置正、负限幅电路。限幅电路。同样为限制电枢回路的最大允许电流为了实现提升机按速度图的要求运行，速度给定信号Ugn应按速度图进行设计。
2）速度调节环的作用
①速度调节器是调速系统的主导调节器，能使实际转速跟随给定速度变化，如果采用PI调节器，可实现静态速度无静差；
②对负载变化起抗扰作用。当负载发生变化时，最终反映到电动机的速度上，速度的微小变化都使速度调节器输入端出现偏差，通过速度调节环的调节作用来消除偏差，从而使速度稳定在给定的值上；
③其输出限幅值决定允许的最大电流。
3）电流调节环的作用
①限流。由于LT通常采用PI调节器，稳态时，UK为一恒值，则LT的输入电压¦¤U1＝Ugi－Ufi＝0，所以Ugi＝Ufi＝KfiId ，Id ＝Ugi/Kfi。在系统调整好后，Kfi为常数。因此，电枢电流的最大值Idm＝Ugim/Kfi（Ugim为速度调节器输出电压限幅值，V），限制了速度调节器输出电压的限幅值Ugim，也就限制了电枢电流的最大值Idm。
②快速跟随。对于电流环，当Ugi为阶跃信号(对于图37，Ugi为负极性)时，经LT的比例积分作用，UK迅速增长，控制变流器的输出电压Ud，Ud随着迅速上升，电枢电流快速建立，电流反馈信号Ufi (正极性)同时增长，一旦Ufi＞Ugi。(指绝对值比较)，¦¤Ui为正，则UK下降，电枢电流下降。反馈调节的结果，使电枢电流趋于稳定。稳定时，Id ＝Ugi/Kfi。电流环的动态响应时间一般在10ms左右。因此，电流环具有快速跟随的作用，也就是说电流环可以看成是一个小惯性随动系统。
③对电网电压变化具有抗干扰作用。在电流环处于稳定工作状态时，若电网电压突降(或突升)，则整流电压下降，导致电枢电流下降．经电流反馈的调节作用，使电枢电流迅速恢复到原来的值，扰动恢复时间短，约为10ms。因此对速度的影响很小，因为电动机的机 械惯性很大，在转速还没有来得及变化时，电枢电流已经恢复到原来的值了。4）各单元电路的工作原理
①绝对值变换器JB
电枢电流环为电流负反馈调节系统，由于电流反馈信号是由电流互感器获取的交流电流 38
极性。电动机处于电动状态时，Ugi应略大于Ufi，因此Ugi应为负极性，Ufi应为正极性。同理，Ugn应为正极性，Ufn应为负极性。
实际系统中，为了限制最小控制角¦Ámin和最小逆变角¦Âmin ，LT的输出端设置正、负Idm，ST的输出端也设置正、负限幅电路。限幅电路。同样为限制电枢回路的最大允许电流为了实现提升机按速度图的要求运行，速度给定信号Ugn应按速度图进行设计。
2）速度调节环的作用
①速度调节器是调速系统的主导调节器，能使实际转速跟随给定速度变化，如果采用PI调节器，可实现静态速度无静差；
②对负载变化起抗扰作用。当负载发生变化时，最终反映到电动机的速度上，速度的微小变化都使速度调节器输入端出现偏差，通过速度调节环的调节作用来消除偏差，从而使速度稳定在给定的值上；
③其输出限幅值决定允许的最大电流。
3）电流调节环的作用
①限流。由于LT通常采用PI调节器，稳态时，UK为一恒值，则LT的输入电压¦¤U1＝Ugi－Ufi＝0，所以Ugi＝Ufi＝KfiId ，Id ＝Ugi/Kfi。在系统调整好后，Kfi为常数。因此，电枢电流的最大值Idm＝Ugim/Kfi（Ugim为速度调节器输出电压限幅值，V），限制了速度调节器输出电压的限幅值Ugim，也就限制了电枢电流的最大值Idm。
②快速跟随。对于电流环，当Ugi为阶跃信号(对于图37，Ugi为负极性)时，经LT的比例积分作用，UK迅速增长，控制变流器的输出电压Ud，Ud随着迅速上升，电枢电流快速建立，电流反馈信号Ufi (正极性)同时增长，一旦Ufi＞Ugi。(指绝对值比较)，¦¤Ui为正，则UK下降，电枢电流下降。反馈调节的结果，使电枢电流趋于稳定。稳定时，Id ＝Ugi/Kfi。电流环的动态响应时间一般在10ms左右。因此，电流环具有快速跟随的作用，也就是说电流环可以看成是一个小惯性随动系统。
③对电网电压变化具有抗干扰作用。在电流环处于稳定工作状态时，若电网电压突降(或突升)，则整流电压下降，导致电枢电流下降．经电流反馈的调节作用，使电枢电流迅速恢复到原来的值，扰动恢复时间短，约为10ms。因此对速度的影响很小，因为电动机的机 械惯性很大，在转速还没有来得及变化时，电枢电流已经恢复到原来的值了。4）各单元电路的工作原理
①绝对值变换器JB
电枢电流环为电流负反馈调节系统，由于电流反馈信号是由电流互感器获取的交流电流 38
Ｒ4150Ｋ？1Ｍ？100Ｋ？ＣｆＵdt150Ｋ？Ｒ1011ＡＲＲ6Ｒ13Ｎ2？15ＶＮ1？15Ｖ100Ｋ？Ｂ10Ｋ？ＵdxtＮ3
图40 电流变化率限制电路原理图
当单元电路的输入信号Udi为负阶跃信号时，N1的输出信号UA达到正限幅值，经倒相器N2后UB为负，负极性信号UB加到积分器N3的输入端，使N3的输出信号Udxt积分增加。Udxt的上升率取决于UB的大小(亦即取决于N1的限幅值)和R13、Ｃf的大小。当Udxt上升到绝对值与Udi相等时就不再上升，因为一旦Udxt ＞Udi，UA反相，UB反相，Udxt则会下降。电流变化率限制器各点波形的分析如图Ｕst０41所示。
tＵA０tＵB０tＵdxt０t
图41 电流上升率限制器波形分析
本单元电路之所以能起限制电枢电流变化率的作用，是因为电枢电流环是一个电流快速随动系统，电流变化率的大小取决于电枢电流环给定信号电路，则Ugdi的变化率就是速度调节器输出信号Ugdi的变化率。如果不设置本单元Ust的变化率，而Ust的变化率取决于速度偏差的大小和速度调节器ST的参数，而Ust的变化率通常较大。设置了DXT环节后，能限制Ugdi的变化率，当然也就限制了电枢电流的变化率。
Udxt综上所述，不论Ust的极性如何、大小和变化率是多少，其最大变化率是恒定的。变化率的选择应考虑两个因素，其一是电气和机械方面允许的电枢电流变化率；其二是采取强励磁后励磁电流的换向时间。
需指出，当Ust的变化率小于DXT电路的变化率时，Ugdi的实际变化率等于Ust的变化 40
率。当Ust的变化率大于DXT电路的变化率时，Ugdi的实际变化率就等于DXT电路本身的变化率，即按DXT电路参数所确定的Ugdi变化率。
③速度给定电压变换器
本电路的作用是把给定的交流电压变换成最大值为¡À10v的直流电压。
速度给定电压变换器电路如图42所示。它包括整流、滤波、加法器和限幅等电路。0.22Ｆ3.9ＫＲ2520ｋ？＋１１Ｖ＋１５ＶＲ11Ａ100ｋ？100ｋ？ＢＲ9100ｋ？ＣＣ3Ｒ17Ｄ1６Ｂ６Ｃ1.3ｋ？510？Ｒ7Ｗ1Ｃ11？ＦＮ1Ｄ20ｋ？Ｎ310ｋ？ＵＳ22Ｗ2－１１Ｖ－１５ＶＤ2６ＡＥＨＮ2
图42 速度给定电压变换器电路
提升容器正向运行时，06C－06B两端输入约40V交流电压(反向运行时输入端为06C－06A)，经桥式整流后从A点(反向时为E点)输出基波频率为100Hz的脉动直流电压。
R7、R9、R11、C1、C3和N1构成低通滤波器。对于直流分量，N1相当于Kp＝－1的放大器；对于高频分量，C1、C3容抗小，N1的输出电压UD的高频分量很小，以致可以忽略不计。
由R17、R18、R25和N3构成加法放大器。提升容器正向运行时UD为负值，经N3后输出电压U522为正值。提升容器反向运行时UH为正，经N3后输出电压U522为负值。N3放大器的限幅电路由W1、W2、D1、D2组成，U522的正负限幅值均为10V。10V对应于提升机的速度为10m/s。
④速度给定积分器
提升系统是速度闭环控制，实际运行速度与给定速度是一致的，一般为五阶段或六阶段。因此速度调节器的输入应是五阶段或六阶段的速度给定信号。这里介绍一种应用较为成熟的速度给定积分器电路，如图
43所示。在该电路中，加速2.5m，整个加速段的阶段分初加速段和主加速段，它用于箕斗提升机。初加速段的距离为距离约为75m。
41
Ｒ14150ＫＲ101Ｍ＋１１Ｖ＋１５Ｖ10ＫＲ3ＣＲ12150ＫＩＣ1.68Ｍ30？Ｆ＋１５ＶＵ522Ｒ8Ｎ1Ｒ1110Ｋ100ＫＡ－１１Ｖ－１５Ｖ100ＫＢ１０８１０６Ｒ32Ｔ３ｇｎＵＴ４Ｎ2Ｉｏ79ｄ1Ｎ310ＫＲｙＩｙＲＺＩＺＤＲＸ2.2Ｋ－１５Ｖ１０２79ｄ2１０４１０８
图43速度给定积分器电路
电路由三级运放组成，第一级Nl构成带限幅的反相放大器，根据图中的数据，本级放大倍数Kp1>6.7。第二级N2构成倒相器。第三级N3为积分器。第一和第三级的输出由晶体三极管构成射极输出器，以提高负载能力。
继电器79d1、79d2受传动控制器（深度发送装置）上离停车点2.5m处的行程开关控制。在提升行程的2.5m以内，79d1、79d2得电，其触点106／108、102／104断开，触点104／108闭合。
由积分电路的原理可知
Ｕｇｎ？？Ｉｔ？ｃ？Ｃ1ＵＢＲ0Ｃｔ？
那么，Ｕｇｎ的上升率为
ＵＢｂ？Ｕｇｎ/ｔ？
ＲＣ0可见，只要改变积分电路的输入电阻Ｕｇｎ的上升率。
ＲC的值就可以改变0或输入电压ＵＢ或积分电容在提升的不同阶段，只要对速度斜率（即加速度）进行限制，或对可以模拟出给定的速度图。
（1）初加速阶段
Ｕｇｎ/ｔ进行限制，就在初加速段的2.5m内，79d1、79d2得电吸合，其触点106／108、102／104断开，如图Ｉ0。电压Ｕ43所示。C点为虚地，积分电流Ｉ0，Ｉ的上升率为
ｃ？0，Ｉｙ？ｚ？ｇｎ 42
ＵＢｂ
0？Ｒ32Ｃ2只要选择合适的Ｒ0.2V/s。、Ｃ、Ｕ，就可以得到要求的初加速度ａ？0.2ｍ/ｓ，即ｂ
32Ｂ00？根据图43中的数据可知
ＵＢＵＢ
ｂ（V/s）
0？6？6？501.68？10？30？10只要ＵＢ＝l0V，就可以得到ｂ0.2V/s。
0？（2）主加速阶段
在提升行程2.5m后，79d1、79d2失电，其触点10 6／108、102／104闭合，电路状态发生了如下的变化，输入电流增加了流为
ＩＩｃ？Ｉ0？Ｉｙ？ｚ
电压Ｕｇｎ的上升率为
11 ｂ) ＩＩ1？Ｉｃ？(Ｉ0？ｙ？ｚＣＣ1？ＵＢＵＢ0.7？？ ？？？？ V/s
？？Ｃ？ＲＲＲ32ｙｚ？2对应的主加速度为ａ？0.7ｍ/ｓ。
1Ｉ反馈电流增加了ＩC充电的电ｙｚ。那么，对反馈电容（3）等速阶段
当输出电压Ｕｇｎ上升到与Ｕ522相等时，Ｕｇｎ将保持不变，对应于最大提升速度，提升机作等速运行。
主加速阶段结束后，
（4）减速阶段
在减速阶段，Ｕ552？，ＵＡ反向，ＩＵｇｎＩ的方向不变，这时通过C的积0和Ｉ反向，但ｚｙ分电流为 Ｉ？ＩＩＩ
ｃ？0？ｙ？ｚ则，电压Ｕｇｎ的上升率为
？1？ＵＵ0.711ＢＢ
ｂ)？？？？？？ＩＩＩ V/s
3？Ｉｃ？(？0？ｙ？ｚ？？Ｃ？ＲＲＲＣＣ32ｙｚ？ 43
2对应的减速度为ａ？1.2ｍ/ｓ。
3？在减速阶段，通常采用行程原则给定和时间原则给定的串联连接的方式，行程给定由凸轮板带动自整角机（或旋转变压器）和有关电路实现，时间给定由上面介绍的给定积分器实现。这样速度给定电压Ｕｇｎ的斜率就同时受两级给定电路斜率的限制。自动操作时，在加速阶段，行程给定和时间给定都满足
Ｕ522为阶跃信号，Ｕｇｎ按给定积分器的斜率上升，给出加速阶段的斜坡信号。在减速段，Ｕ522是由凸轮板的形状确定的斜坡'信号，其斜率为ｂ，即是行程原则给定方式。在减速段给定积分器的斜率为3ｂ3与行程给定'的斜率为ｂ进行比较，取其较小者。
3手动操作时，在加速阶段，行程原则给定的斜率是操纵杆来控制的。若行程原则给定''的斜率ｂｂｂｂ大于时间原则给定的斜率，则Ｕ按斜率上升。反之，若按行11ｇｎ11＜ｂ1，则Ｕｇｎ'程原则给定的斜率ｂ1上升。
在减速阶段，行程原则给定的斜率是由凸轮板和操纵杆共同控制的，而行程原则给定''的斜率ｂＵｂ应是这两者中的较小者。与上述分析相同，的斜率应是行程原则给定ｇｎ33和时间原则给定ｂ3中的较小者。
通过上述分析可知，在手动操作时，Ｕｇｎ的斜率只会小于时间原则给定的斜率。操纵杆可在小于时间原则给定的斜率条件下(手把拉得很慢)控制提升机的速度及加速度。当操纵杆的控制斜率大于时间原则给定的斜率时，Ｕｇｎ的斜率等于时间原则给定的斜率，因而不会出现加减速度过高的现象。而在减速段，Ｕｇｎ的斜率不但受时间原则给定的限制，同时还受行程原则给定的限制，以及控制手把的限制。
上述速度给定电路兼有行程原则给定和时间原则给定的优点。提升机可在井筒中的任何地方起动或停车，提升机按时间原则给定的斜率减速。在井筒终端减速时，提升机可按行程原则减速。
（5）爬行阶段
开始时，电压Ｕ522减小（通过主令控制器手柄）到对应于爬行速度的值并保持不变，给定信号Ｕｇｎ按设计的变化率下降。当提升容器到达爬行点时，提升容器将以爬行速度运行至终点。
44
Ｕｇｎ不再减小，并与Ｕ522相等。
（6）提升速度图
根据上述分析结果，可绘制出如图U522044所示的提升系统给定速度图。
UAtt0UBUgn0tt79d1、d2失电79d1、d2得电
图44 给定提升速度图
目前的提升机速度图均由计算机软件实现。三、磁场主回路及调节电路
1、磁场主回路
磁场主回路采用两组三相全控整流桥反并联的供电方式，如图45所示。
图45 磁场主回路结构图
反并联连接的目的是改变励磁的极性，以实现电动机的正反转和有源逆变。2、磁场调节回路
磁场调节回路为典型的电流负反馈闭环系统。包括励磁电流给定值调节器变换器FB、励磁电流调节器FLT、逻辑切换控制电路等组成。
①励磁电流给定值调节器FGT
励磁电流给定调节器FGT是一个带正负限幅电路的比例放大器。其放大系数Kp取值范围一般为3～5，一般设定Kp＝－4。若Ust最大值为＝10V ，那么当Ust＝10V时，Ugdi＝10V，电枢输出最大电流Idm，并且Id与Ust有一一对应的关系。对于励磁回路，当Ust＞2.5V时，FGT、符号
45
Ufg¡Ý10V，由于FGT设有限幅电路，使Ufgi 恒为10V，经磁场电流环建立额定励磁电流INf。也就是说当电枢电流建立到25%额定值时，励磁电流已建立到额定值。若Ust＜2.5V时，If与电Ufg¡Ü10V， Ufgi＜10V，If＜INf。在此应着重指出，FGT的放大倍数决定了励磁电流枢电流Id的关系，以及If与负载转矩的关系。
②励磁电流调节器FLT
励磁电流调节器FLT电路如图46所示，FLT为PI调节器。在停车时，为了防止运放的零点飘移，要将调节器封锁，使UfLt＝0V。在UK＝0V时，¦Á为最大值，Ud为最大逆变电压，这样就能保证在UfLt＝0V时，励磁电流If＝0。另外，在励磁电流无环流逻辑切换期间也需将FLT封锁，使UfLt＝0V，以保证两组磁场整流器无环流可靠切换。调节器闭锁的措施采用场效应管跨接在调节器的输入和输出端，当56B端悬空时，场效应管导通，FLT的FLT正反馈阻抗为零，UfLt＝0V，当56B端接负电压时，场效应管夹断，励磁电流调节器常工作，解除封锁。在本系统中，ST、LT、FGT、DXT等调节器中都具有图46所示的封锁电路。
？15ＶＤ５６ＢＳＵｇｆｉＣ1Ｃ0ＵｆｆｉＵｆＬｔＣ0
图46 FLT电路原理图
③磁场控制逻辑电路
磁场控制逻辑电路（简称场控逻辑电路）的功能是完成励磁变流器无环流逻辑自动切换。
就是当一组晶闸管工作时，用逻辑电路（硬件）或逻辑算法（软件）去封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使它完全处于阻断状态，以确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统。
FB；导通角¦È检测单元¦ÈJ；零场控逻辑电路由以下几个单元电路组成：符号变换单元电流鉴别单元LJ；方向记忆单元；延时单元YT；脉冲开关单元DK；调节器闭锁和PI快速放电单元。
46
下面分别简述各单元的功能。
（1）符号变换单元FB
符号变换单元FB起一个绝对值变换器和加快励磁电流的反向过程的作用（2）导通角¦È检测单元
零电流检测电路是为实现无环流逻辑切换而专门设置的。通常的做法是检测电流的平均值，当电流的平均值小于某一数值(一般取额定电流的3％)时认为电流已经接近为零，当零来处理。一般凭经验设置一级延时后才认为电流过零，零电流检测的灵敏度不高。目前较常采用检测晶闸管导通角
¦È的方法来检测零电流，其原理是：对于三相变流器，¦È就能可靠电流连续时¦È＝120¡ã，电流断续时¦È＜120¡ã，因此通过检测晶闸管元件的导通角地判别电流是否已经断续。¦È角检测单元电路就是把¦È角的大小转换成电压信号的电路。
（3）零电流鉴别单元LJ
零电流鉴别单元LJ的作用是把导通角¦È检测单元的模拟量转变成开关量，以满足磁场无环流自动切换电路的要求。
零电流鉴别单元LJ是一个带有负偏移、滞环宽度为零的触发器。当电流连续时U¦È较大，U¦È大于偏移电压Up，N6的输出为正饱和值(约＋14V)；电流断续时U¦È较小，U¦È＜Up，）如图47所示。
N6的输出电压UN6为负饱和值(约为－14V)。其输入输出特性UN6＝f（U¦ÈＵＮ6ＵＮ５０Ｕ¦ÈＵｂ１．４６Ｖ３０．８ＶＵｆｇ
图47 LJ的输入输出特性 图48 FJ的输入输出特性如
（4）方向记忆单元FJ
方向记忆单元门的功能是记忆速度信号Ust的极性，配合零电流信号以实现对可逆电路48 的无环流逻辑切换，方向记忆单元采用具有可变回环宽度的触发器。输入输出特性如图所示。
（5）延时单元
当电流给定Ufg极性发生变化，零电流鉴别器输出¡°0¡±(负电压)时，方向记忆单元的输出翻转。为了安全切换起见，考虑到实际电流还没有为零，需要设置两组延时环节，即延时封锁和延时开放，以确保无环流切换。
47
（6）脉冲切换开关
脉冲切换开关是磁场自动切换开关电路(即磁场控制逻辑电路)的执行电路，两组电子开关DK1和DK2各控制一组整流器的触发脉冲通道。
脉冲切换开关在系统中的作用如图ＤＫ＋６０Ｖ49所示。
脉冲切换开关ＤＫ２ＤＫ１去正组去反组触发电路
图49 脉冲切换开关的作用
（7）调节器闭锁和PI回路快速放电
调节器闭锁和PI回路快速放电是一个安全措施。在两组桥的切换过程中，若励磁调节回路的给定信号Ufg产生振荡，可能造成磁场换向的切换过程逻辑混乱。故从方向记忆单元翻转到切换过程结束这段时间内，将励磁电流调节器FLT封锁，使输出信号Uflt为零，励磁整流桥的控制角被拉到最小逆变角流为零。
④励磁电流自动换向过程分析
下面以励磁电流给定值Ugf由负变正为例来说明励磁电流的自动换向过程。当Ugf为负¦Âmin，励磁整流桥不会触发导通，保证换向过程中励磁电时，N5的输出电压UN5为负，N7的输出电压UN7为正，N8的输出电压UN8为负，V10导通，V12、V14导通，电子开关DKl将正组整流器的脉冲通道接通，而V11、V13、V15截止，电子UN5为负，开关DK2断开，反组整流器的脉冲通道，于是正组整流器处于工作状态。由于N4为同相放大器，Ugfi为负，于是励磁电流环就建立相应的正向励磁电流若Ugf由负变正，在正向励磁电流没过零之前，方向记忆单元不翻转，If。
N4仍为同相放大器，因而使Ugfi为正值。由于Uffi也为正，于是FLT的输出Uflt迅速为零伏，使正组桥工作在¦Âmin状态，从而使正向励磁电流迅速衰减到零。一旦正向磁场电流过零，零电流鉴别器 48
LJ输出负电压，使方向记忆单元的回环变窄，从而使UN5由负值变为正值，经过t0～t1延时使N7输出由正变负，V10、V12、V14截止，DKl断开，断开正组桥触发脉冲通道，使正组桥截止。经t1～t2延时，N8输出电压由负变正，Vll、V13、V15由截止变导通，DK2闭合，接通反组桥触发脉冲通道，从而使反组桥工作在整流状态。与此同时，因相放大器，励磁电流环的给定Ugf仍为负值，经励磁电流环迅速建立与磁电流。逻辑切换控制器组成如图电流给定极性信号（转矩极性）零电流检测信号UN5为正而使N4为反Ugfi相对应的反向励50所示。逻辑切换流程如图51所示。
封锁正组脉冲电平检测逻辑判断延时电路连锁保护封锁反组脉冲
图50 逻辑切换控制器组成
Ust极性变化？YN电流过零？YN发出逻辑切换指令封锁延时封锁本组脉冲开放延时开放它组脉冲继续开放本组脉冲互锁保护
图51 逻辑切换流程
四、晶闸管变流装置的触发
触发装置是晶闸管变流装置中的一个重要组成部分。其作用是产生符合要求的触发脉冲加于晶闸管元件的控制极，使之按要求的控制角导通，达到将调节回路输送来的控制信号Uk转化为晶闸管变流器输出电压Ud的目的。
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