电力拖动自动控制系的统第四版第二章课件.ppt

直流调速系统 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。 根据直流电机转速方程   由式可以看出，有三种方法调节电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 U； （2）减弱励磁磁通 ?； （3）改变电枢回路电阻 R。 （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以调压调速为主。 第2章 转速反馈控制的直流调速系统 本章提要 2.1 直流调速系统用的可控直流电源 2.2转速反馈控制的直流调速系统 2.3比例积分控制规律和无静差调速系统 2.4 直流调速系统的数字控制 2.5 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 旋转变流机组（G-M系统）——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。 静止式可控整流器（V-M系统） ——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。 直流斩波器或脉宽调制变换器（直流PWM调速系统）——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，以产生可变的平均电压。 2.1.1 旋转变流机组（G-M系统） G-M系统特性 2.1.2 静止式可控整流器 2、 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 用触发脉冲的相位角? 控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。 Ud0与触发脉冲相位角 ? 的关系因整流电路的形式而异，对于一般的全控整流电路，当电流波形连续时，Ud0 = f (?) 可用下式表示 表2-1 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。相控整流器的电压控制曲线如下图 逆变颠覆限制 3、 电流脉动及其波形的连续与断续 ? 电流脉动产生的原因 ?整流电压波形是脉动的。 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。 ? 主电路储能电感的值是有限的。 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