17 电压反馈电流补偿控制的直流调速系统一、电压负反馈直流调速系统.ppt

直流拖动控制系统 第 1 章 根据直流电动机转速方程   调节电动机转速的三种方法 调节电枢供电电压 U 改变电枢回路电阻 R 减弱励磁磁通 ? （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 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，在基速以上作小范围的弱磁升速。 调压调速能在较大的范围内无级平滑调速。 恒转矩调速方式 电机长期运行时，电枢电流应小于额定值 IN，而电磁转矩 Te = Km? I 。 在调压调速范围内，励磁磁通不变，容许的输出转矩也不变，称作“恒转矩调速方式”。 恒功率调速方式 在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许输出转矩减小，而容许输出转矩与转速的乘积则不变，即容许功率不变，为“恒功率调速方式”。 两种调速方式 第1章 闭环控制的直流调速系统 本章着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。 1.1 直流调速系统用的可控直流电源 调压调速需要有专门向电动机供电的可控直流电源。 本节介绍几种主要的可控直流电源。 常用的可控直流电源有以下三种 旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压。 静止式可控整流器——用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。 直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。 1.1.1 旋转变流机组（G-M系统） G-M系统特性 1.1.2 静止式可控整流器 V-M系统工作原理 晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统，又称静止的Ward-Leonard系统），图中VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud ，从而实现平滑调速。 V-M系统的特点 V-M系统的问题 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。 晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt 都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。 由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，造成“电力公害”。 1.1.3 直流斩波器或脉宽调制变换器 斩波器的基本控制原理 在原理图中，VT 表示电力电子开关器件，VD 表示续流二极管。 当VT 导通时ton ，直流电源电压 Us 加到电动机上；当VT 关断时T – ton ，直流电源与电机脱开，电动机电枢经 VD 续流，两端电压接近于零。 输出电压 H形主电路结构 PWM系统的优点 （1）主电路线路简单，需用的功率器件少。 （2）开关频率高，电流容易连续，谐波少。 （3）稳速精度高，调速范围宽。 （4）动态响应快，抗扰能力强。 （5）直流电源采用不控整流，功率因数高。 小 结 三种可控直流电源，V-M系统在20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 V-M系统的几个主要问题： （1）触发脉冲相位控制。 （2）电流脉动及其波形的连续与断续。 （3）抑制电流脉动的措施。 （4）晶闸管-电动机系统的机械特性。 （5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和 传递函数。 1.2.1 触发脉冲相位控制 调节晶闸管触发脉冲相位，可改变可控整流器输出电压的波形。 整流器输出电瞬时值ud 的呈周期性变化。 等效电路