直流调速系统原理.PPT

可以通过一个电压比较环节，使电流负反馈环节只有在电流超过某个允许值(称为阈值)时才起作用，这就是电流截止负反馈。 电流截止负反馈的作用 电流截止负反馈环节的组成工作原理 当Id较小,即IdRc≤Uo时，则二极管VD截止，电流截止负反馈不起作用。 挖土机特性 额定电流时 堵转电流时的实际特性 堵转电流时理想特性 Id n 当Id较大，即IdRc≥U0时，则二极管VD导通，电流截止负反馈起作用，ΔU减小，Ud下降，Id下降到允许最电流。 带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统 带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统的框图 Us（S） N（S） - + K p + T(s),负载变化 + 电流载止 - Ufn Ufi 由于电流截止负反馈环节在正常工作状况下不起作用，所以系统框图上可以省去。 在如图所示的调速系统中，已知负载变化为： 求：负载变化所产生的转速降。 若此时系统的给定量为： ，此时系统的稳 态输出nN。 该系统是否能满足5%的静差率。 Un（S） N（S） - + 5 + T(s),负载变化 + G1 G2 G3 解：由于负载变化量是扰动量，所以其扰动量的误 差传递函数为： 故系统拢动量的误差函数： 当已知系统拢动量为： 由终值定理可求得该系统在负载变化量T（s）作用 下的稳态误差为： 由于负载变化呈下降趋势，所以系统在负载作用下 的工作转速下降了10r/min 若此时系统的给定量： ，则由系统闭环传 递函数的概念，可得： 故在给定作用下，系统的稳态输出转速可由终值定理求 得： 由静差率定义可得： 由此可见该闭环系统是可以满足5%的静差率的稳 态指标的。 * 直流调速系统：引言 转速负反馈晶闸管直流调速系统 小功率有静差直流调速系统实例分析 速度和电流双闭环直流调速系统 双极晶体管脉宽调制控制系统的直流调速系统 调速系统的性能指标 电动机是用来拖动某种生产机械的动力设备，所以需要根据工艺要求调节其转速。比如：在加工毛坯工件时，为了防止工件表面对生产刀具的磨损，因此加工时要求电机低速运行；而在对工件进行精加工时，为了要缩短工加时间，提高产品的成本效益，因此加工时要求电机高速运行。所以，我们就将调节电动机转速，以适应生产要求的过程就称之为调速；而用于完成这一功能的自动控制系统就被称为是调速系统。 目前调速系统分交流和直流调速系统，由于直流调速系统的调速范围广，静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。因此在相当长的时期内，高性能的调速系统几乎都采用了直流调速系统。但近年来，随着电子工业与技术的发展，高性的交流调速系统的应用范围逐扩大并大有取代直流调速系统发展趋势。但作为一个延用了近百年的调速系统，了解其基本的工作原理，并加深对自动控制原理的理解还是有必要的。 在前几章中我们学过，各种自动化生产机械或系统 所提出的性能指标一般都可以分成稳态指标和动态 指标。对于调速系统来说也不例外，只是它作为一 个特定的系统，其稳态和动态指标有着具体而明确 定义。 稳态指标：主要是要求系统能在最高和最低转速内进行平滑调节，并且在不同转速下工作时能稳定运行，而在某一转速下稳定运行时，尽量少受负载变化及电源电压波动的影响。因此它的指标就是调速系统的调速范围和静差率。 动态性能指标：主要是平稳性和抗干扰能力。 调速范围 生产机械在额定负载时要求电动机提供的最高转速nmax 与最低转速nmin之比称为调速范围，用D表示。即： 静差率 调速系统在某一转速下稳定运行时，负载由理想空载增 加到规定负载时，所对应的转速降落Δn与理想转速n0 之比，用s表示。即： 两者之间的关系是： 他励直流电动机的转速公式： 式中：U为他励电动的电枢电压 I为电枢电流 E为电枢电动势 R为电枢回路的总电阻 n为电机的转速 Φ为励磁磁通 CE为由电机结构决定的电动势系数 他励直流电机的调速方案 由直流他励电机有调速方式有三种调速方式：电枢回路串电阻的变电阻调速，改变电枢电压的变电压调速以及减小气隙磁通量的弱磁调速。 由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他励电机的机械特性变软，所以在实际应用中我们通常采用的是变电压调速。 用晶闸管触发整流整流电路实现电枢电压可调，从而达到改变电机转速的目的。 这就是所谓的电源—电动机调速系统（V—M）系统，它属于开环系统。 而由已知条件并设系统电流连续，则其额定转速下 的转速降为： 例：某电源—电动机直流调速系统，已知电机的额定 转速为n=1000r/min，额定电流IN=305A，主回路电阻 R=0.18Ω，CeΦN=0.2，若要求电动机调速范围D=20