转速反馈控制的直流调速系统讲述.ppt

第1篇 直流调速系统 电力拖动自动控制系统 —运动控制系统 直流电动机的稳态转速 式中 n——转速（r/min）; U——电枢电压（V）； I——电枢电流（A）； R——电枢回路总电阻(Ω）； φ——励磁磁通（Wb）； Ke ——由电机结构决定的电动势常数。 第2章 转速反馈控制的直流调速系统 电力拖动自动控制系统 —运动控制系统 内 容 提 要 直流调速系统用的可控直流电源 稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性 转速反馈控制的直流调速系统 直流调速系统的数字控制 转速反馈控制直流调速系统的限流保护 转速反馈控制直流调速系统的仿真 2.1 直流调速系统用的可控直流电源 晶闸管整流器-电动机系统 直流PWM变换器-电动机系统 2.1.1 晶闸管整流器-电动机系统 图2－1 晶闸管整流器-电动机调速系统（V-M系统）原理图 在理想情况下，Ud和Uc之间呈线性关系： （2-1） 式中， Ud——平均整流电压， Uc ——控制电压， Ks——晶闸管整流器放大系数。 1．触发脉冲相位控制 调节控制电压Uc， 移动触发装置GT输出脉冲的相位， 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。 (2-2) 式中 E——电动机反电动势(V)； id——整流电流瞬时值(A)； L——主电路总电感(H)； R——主电路总电阻(Ω), ； 图2-2 V-M系统主电路的等效电路图 对于一般的全控整流电路，当电流波形连续时， 可用下式表示 (2-3) 式中，α——从自然换相点算起的触发脉冲控制角； Um——α=0时的整流电压波形峰值； m——交流电源一周内的整流电压脉波数。 整流电路 单相全波 三相半波 三相桥式（全波） m 2 3 6 表2-1不同整流电路的整流电压波峰值、脉冲数及平均整流电压 2．电流脉动及其波形的连续与断续 在整流变压器二次侧额定相电压u2的瞬时值大于反电动势E时，晶闸管才可能被触发导通。 导通后如果u2降低到E以下，靠电感作用可以维持电流id继续流通。 由于电压波形的脉动，造成了电流波形的脉动。 图2-3 带负载单相全控桥式整流电路的输出电压和电流波形 在Id上升阶段，电感储能； 在Id下降阶段，电感中的能量将释放出来维持电流连续。 图2－4 V-M系统的电流波形 (a) 电流连续 图2－4 V-M系统的电流波形 （b）电流断续 当负载电流较小时，电感中的储能较少， 等到Id下降到零时，造成电流波形断续。 抑制电流脉动的措施 （1）增加整流电路相数，或采用多重化技术； （2）设置电感量足够大的平波电抗器。 3．晶闸管整流器-电动机系统的机械特性 当电流波形连续时，V-M系统的机械特性方程式为 （2-7） 式中，Ce——电动机在额定磁通下的电动势 系数 图2-5 电流连续时V-M系统的机械特性 图2－6 V-M系统机械特性 在电流连续区，显示出较硬的机械特性； 在电流断续区，机械特性很软，理想空载转速翘得很高。 当电流断续时，由于非线性因素，机械特性方程要复杂得多。 电流断续区与电流连续区的分界线是 的曲线，当 时，电流便开始连续了。 ——一个电流脉波的导通角。 4．晶闸管触发和整流装置的放大系数  和传递函数 晶闸管触发电路和整流电路的特性是非线性的。 在设计调速系统时，只能在一定的工作范围内近似地看成线性环节， 得到了它的放大系数和传递函数后，用线性控制理论分析整个调速系统。 放大系数的计算 图2-7 晶闸管触发与整流装置的输入输出特性和Ks的测定 （2-12） 晶闸管触发和整流装置的输入量是ΔUc，输出量是ΔUd，晶闸管触发和整流装置的放大系数Ks可由工作范围内的特性斜率决定 。 如果没有得到实测特性，也可根据装置的参数估算。 失控时间和纯滞后环节 滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。 失控时间是个随机值。 最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。 图2－8 晶闸管触发与整流装置的失控时间 最大失控时间 (2-13) 平均失控时间 式中，f ——交流电源频率(Hz