直流调速系统概论(新版).ppt

课程及内容 学习内容 课程特点 相关课程 学习要求 第一篇 直流调速系统和随动系统 第二篇 交流调速系统 （1）调压调速 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN ? U? U? ?n ?， n0 ? 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。 （2）调阻调速 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 增加电阻 Ra ? R? R ? ?n ?，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。 （3）调磁调速 工作条件： 保持电压 U =UN ； 保持电阻 R = R a ； 调节过程： 减小励磁 ?N ? ?? ? ? ? n ?， n0 ? 调速特性： 转速上升，机械特性曲线变软。 三种调速方法的性能与比较 对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。 改变电阻只能有级调速； 减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往是以调压调速为主。 三、直流斩波器和脉宽调制变换器 脉宽调制变换器 1.脉冲宽度调制(PWM Pulse Width Modulation), T 不变，变 ton 2.脉冲频率调制(PFM)， ton不变，变 T 3. ton和 T 都可调，改变占空比—混合型。 两点式控制（UUmin，SCR导通， UUmax，SCR关断） 小 结 三种可控直流电源，V-M系统在上世纪60~70年代得到广泛应用，目前主要用于大容量系统。 直流PWM调速系统作为一种新技术，发展迅速，应用日益广泛，特别在中、小容量的系统中，已取代V-M系统成为主要的直流调速方式。 1-2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题 一、触发脉冲相位控制 二、电流脉动及其波形的连续和断续 三、晶闸管-电动机系统的机械特性 一、 触发脉冲相位控制 在如图可控整流电路中，调节触发装置 GT 输出脉冲的相位，即可很方便地改变可控整流器 VT 输出瞬时电压 ud 的波形，以及输出平均电压 Ud 的数值。 等效电路分析 如果把整流装置内阻移到装置外边，看成是其负载电路电阻的一部分，那么，整流电压便可以用其理想空载瞬时值 ud0 和平均值 Ud0 来表示，相当于用图示的等效电路代替实际的整流电路。 瞬时电压平衡方程 整流电压的平均值计算 表1-1 不同整流电路的整流电压值 整流与逆变状态 当 0 ? ?/2 时，Ud0 0 ，晶闸管装置处于整流状态，电功率从交流侧输送到直流侧； 当 ?/2 ? ?max 时， Ud0 0 ，装置处于有源逆变状态，电功率反向传送。 为避免逆变颠覆，应设置最大的移相角限制αmax，不能调到π。相控整流器的电压控制曲线如下图： 逆变颠覆限制 二、 电流脉动及其波形的连续与断续 由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况，这是V-M系统不同于G-M系统的又一个特点。当V-M系统主电路有足够大的电感量，而且电动机的负载也足够大时，整流电流便具有连续的脉动波形。当电感量较小或负载较轻时，在某一相导通后电流升高的阶段里，电感中的储能较少；等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已经衰减到零，于是，便造成电流波形断续的情况。 V-M系统主电路的输出 三、 抑制电流脉动的措施 在V-M系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是： 设置平波电抗器； 增加整流电路相数； 采用多重化技术。 （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 如图电路为由2个三相桥并联而成的12脉波整流电路，使用了平衡电抗器LP来平衡2组整流器的电流。 四、 晶闸管-电动机系统的机械特性 （1）电流连续情况