【2017年整理】晶闸管-直流电动机单闭环调速系统.doc

题目：晶闸管-直流电动机单闭环调速系统 第一章 绪论 直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速，已满足工作机械的要求。从机械特性上看就是通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和负载机械特性的的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。 运动控制系统中应用最普遍的是自动调速系统。直流调速系统的控制方式包括，开环控制-按给定值操纵，开环控制—按干扰补偿，闭环控制系统—按偏差调节，复合控制系统。本文着重对晶闸管电动机调速系统的开环工作机械特性，单闭环有静差和无静差工作的系统静特性，双闭环机械特性和该系统闭环控制特性进行试验研究。并应用MATLAB软件对系统模型进行了仿真研究。 关键词：晶闸管整流器也有它的缺点。首先，由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。由半控整流电路构成的V-M系统只允许单象限运行（图），全控整流电路可以实现有源逆变，允许电动机工作在反转制动状态，因而能获得二象限运行（图b）。必须进行四象限运行时（图c），只好采用正、反两组全控整流电路，所用变流设备要增加一倍。最后，谐波与无功功率造成的“电力公害”是晶闸管可控整流装置进一步普及的障碍。当系统处于深调速状态，即在较低速运行时，晶闸管的导通角很小，使得系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，这就是所谓的“电力公害”。在这种情况下，必须添置无功补偿和谐波滤波装置。 系统的组成图如2.5，调节→改变移相角α→改变Ud→n改变 2，触发脉冲的相位控制 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。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，瞬时电压平衡方程： （式2.2） 式中E为电动机反电动势；id为整流电流瞬时值；L为主电路总电感；R主电路等效电阻； 第三章 转速负反馈单闭环直流调速系统 3.1 转速负反馈单闭环直流调速系统的问题的提出 晶闸管-电动机开环调速系统，调节控制电压 就可以改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，可以找到一些用途。但是，许多需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求。例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大小常有波动，但是，为了保证工件的加工精度和加工后的表面光洁度，加工过程中的速度却必须基本稳定，也就是说，静差率不能太大，一般要求，调速范围D=20~40，静差率 5%。又如热连轧机，各机架轧辊分别由单独的电动机拖动，钢材在几个机架内连续轧制，要求各机架出口线速度保持严格的比例关系，使被轧金属每秒流量相等，才不致造成钢材拱起或拉断，根据工艺要求，须使调速范围D=3~10时，保证静差率 0.2%~0.5%。在这些情况下，开环调速系统往往不能满足要求。 1，系统的稳态特性 下面分析闭环调速系统的稳态特性，以确定它如何能够减少转速降落。为了突出主要矛盾，先作如下的假定：忽略各种非线性因素假定系统中各环节的输入-输出关系都是线性的，或者只取其线性工作段。忽略控制电源和电位器的内阻这样，图所示的转速负反馈直流调速系统中各环节的稳态关系如下：电压比较环节，放大器 电力电子变换器，调速系统开环机械特性 ，测速反馈环节。 以上各关系式中器的电压放大系数；电力电子变换器的电压放大系数；反馈系数（Vmin/r）；电力电子变换器理想空载输出电压枢回路总电阻 从上述五个关系式中消去中间变量，整理后，即得转速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式=-（式3.1）? 其中， ，称作闭环系统的开环放大系数，它相当于在测速反馈电位器输出端把反馈回路断开后，从放大器输入起直到测速反馈输出为止总的电压放大系数，是各环节单独的放大系数的乘积。须注意，这里是以 作为电动机环节放大系数的。闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大不同，故定名为静特性，以示区别。根据各环节的稳态关系式可以画出闭环系统的稳态结构框图，如图所示，图中各方框内的文字符号代表该环节的放大系数。运用结构图运算法同样可以推出式（）所表示的静特性方程式，方法如下：将给定量和扰动量看成是两个独立的输入量，先按它们分别作用下的系统（图和c）求出各自的输出与输入关系式，由于已认为系统是线性的，可以把二者叠加起来，.3 开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系 比较一下开环系统的机械特性和闭环系统的静特性，就能清楚地看出反馈闭环控制的优越性。如果断开反馈回路，则上述系统的