[中国计量学院电力拖动自动控制系统陈伯时第三版课件]1-2,3直流拖动控制系统.ppt

89 89 直流拖动控制系统 本章提要 1.1 直流调速系统用的可控直流电源 1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统 本节要点 1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题 静止式可控整流器 1.2.1* 触发脉冲相位控制 等效电路分析 瞬时电压平衡方程 整流电压的平均值计算 表1-1 不同整流电路(全控)的整流电压值 整流与逆变状态 逆变颠覆限制 1.2.2* 电流脉动及其波形的连续与断续 V-M系统主电路的输出 1.2.3* 抑制电流脉动的措施 （1）平波电抗器的设置与计算 单相桥式全控整流电路 三相半波整流电路 三相桥式整流电路 （2）多重化整流电路 1.2.4 晶闸管-电动机系统的机械特性 （1）电流连续情况 （2）电流断续情况 （3）电流断续机械特性计算 （4）V-M系统机械特性 （5）V-M系统机械特性的特点 1.2.5 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数 晶闸管触发和整流装置的放大系数的计算 晶闸管触发和整流装置的传递函数 （1）晶闸管触发与整流失控时间分析 （3）Ts 值的选取 （4）传递函数的求取 （5）近似传递函数 （6）晶闸管触发与整流装置动态结构 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM调速系统。 本节提要 （1）PWM变换器的工作状态和波形； （2）直流PWM调速系统的机械特性； （3）PWM控制与变换器的数学模型； （4）电能回馈与泵升电压的限制。 本节要点 1.3.1 PWM变换器的工作状态和电压、 电流波形 PWM变换器的作用是：用PWM调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。 PWM变换器电路有多种形式，主要分为不可逆与可逆两大类，下面分别阐述其工作原理。 1. 不可逆PWM变换器 （1）简单的不可逆PWM变换器 简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统主电路原理图如图1-16所示，功率开关器件可以是任意一种全控型开关器件，这样的电路又称直流降压斩波器。 ? 主电路结构 工作状态与波形 在一个开关周期内， 当0 ≤ t ton时，Ug为正，VT导通，电源电压通过VT加到电动机电枢两端； 当ton ≤ t T 时， Ug为负，VT关断，电枢失去电源，经VD续流。 电机两端得到的平均电压为 (1-17) 式中 ? = ton / T 为 PWM 波形的占空比， （2）有制动的不可逆PWM变换器电路 在简单的不可逆电路中电流不能反向，因而没有制动能力，只能作单象限运行。需要制动时，必须为反向电流提供通路，如图1-17a所示的双管交替开关电路。当VT1 导通时，流过正向电流 + id ，VT2 导通时，流过 – id 。应注意，这个电路还是不可逆的，只能工作在第一、二象限， 因为平均电压 Ud 并没有改变极性。 图1-17a 有制动电流通路的不可逆PWM变换器 工作状态与波形 一般电动状态 在一般电动状态中，始终为正值（其正方向示于图1-17a中）。设ton为VT1的导通时间，则一个工作周期有两个工作阶段： 在0 ≤ t ≤ ton期间， Ug1为正，VT1导通， Ug2为负，VT2关断。此时，电源电压Us加到电枢两端，电流 id 沿图中的回路1流通。 一般电动状态（续） 在 ton ≤ t ≤ T 期间， Ug1和Ug2都改变极性，VT1关断，但VT2却不能立即导通，因为id沿回路2经二极管VD2续流，在VD2两端产生的压降给VT2施加反压，使它失去导通的可能。 因此，实际上是由VT1和VD2交替导通，虽然电路中多了一个功率开关器件，但并没有被用