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第二章
1.直流调速系统用的可控直流电源
(1)相控整流器(AC-DC)[晶闸管整流器-电动机系统(V-M系统)]
原理:调节控制电压Uc,改变触发脉冲相位,改变整流器输出瞬时电压,平均电压U
存在问题:1)轻载时,深度调速时可能产生电流断续,导致特性严重非线性进而影响调速品质 2)晶闸管单向导电,导致电动机可逆运行困难 3)基于门极移相触发控制,低速运行时功率因数变差,产生较多谐波,引起电网电压畸变
解决方法:(1.1)增加整流电路相数,或采用多重化技术;
(1.2)设置电感量足够大的平波电抗器;
整流装置模型:一阶惯性环节W
(2)PWM变换器(DC-DC)[直流脉宽调速系统]
原理:用脉冲宽度调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电动机转速
带制动不可逆PWM变换器调速:P18 图(a),分为4个阶段:
正向电动:(条件TonT/2
(1)0≤t≤T
(2)Ton≤t≤T,
正向制动:(条件TonT/2
(3)0≤t≤Ton,VT2关断,VD1续流,电流流向
(4)Ton≤t≤T,VT2导通,电流流向
特:轻载电动状态(电流小,关断后未到周期T已衰减到0,提前导通,电流方向发生变化)
(1)VD1续流,电流 –id 沿回路4流通;
(2)VT1导通,电流 id 沿回路1流通;
(3)VD2续流,电流 id 沿回路2流通;
(4)VT2导通,电流 –id 沿回路3流通。
2.性能指标及机械特性
(1)调速范围D:电动机提供最高转速和最低转速之比,D=
调速系统的调速范围 指在最低速时还能满足所需静差率的调速范围
(2)静差率s:某转速下运行,负载由理想空载增加到额定值所对应转差降落与理论空载转速之比 s=
系统静差率指标 应以最低速度时所能达到数值为准
(3)调速范围与静差率关系:对静差率要求越严格,即s越小,系统能允许的调速范围也越小D=
(4)开环调速 电力电子变换器:Ud0=KsUc
3.转速反馈控制的直流调速系统
(1)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
静特性方程:n=KpK
开环放大系数:K=KpK
电动机放大系数:C
(2)开环系统机械特性与闭环系统静特性的关系
开环系统机械特性方程可以写成:n=
1)闭环系统静特性比开环系统静特性硬得多 [转速降落?ncl=?
2)同一个n0值的开环和闭环系统,闭环系统静差小得多 [s
3)静差率一定,闭环系统可大大提高调速范围 [Dcl
以上三点优势,需要K足够大,即设置放大器及检测与反馈装置
(3)反馈控制规律:1)比例反馈是有静差的控制系统 2)抵抗扰动,服从给定 3)系统精度依赖于给定和反馈检测的精度
(4)比例闭环调速系统稳定性
KTm(Tl+
(5)比例,积分控制特点,有无静差的概念
有静差系统:自动系统中,输入偏差是维系系统运行的基础,必然要产生静差
比例特点:迅速响应,但有稳态误差 (只取决于当前输入偏差)
积分特点:消除稳态偏差,但响应缓慢(包含偏差全部历史),可以在误差为0时,保持终值,即在无静差情况下保持恒速运行,实现无静差调速
PI调节器则综合比例和微分的优点
(6)阶跃给定输入稳态误差
1)0型系统对于阶跃给定输入稳态有差——有差调速系统
2)1型系统对于阶跃给定输入稳态无差——无差调速系统
(7)电流截止负反馈(自动限制电枢电流的环节)
这种应用只在起动和堵转时存在,正常运行时消失,让电流随负载增减而变化,这种电流达到一定程度才出现的电流负反馈叫电流截止负反馈
n=
第三章
1.双闭环系统结构及静特性
(1)引入电流闭环的原因:转速反馈(单闭环系统),用PI调节器实现稳态无静差,电流截止负反馈限制电枢电流,但不能理想控制电流(实际希望电流保持恒定最大值启动)
(2)闭环结构:外环——转速环,内环——电流环 均采用PI调节器
限幅:转速调节器(ASR)决定电流给定的最大值
电流调节器(ACR)决定了电力电子变换器的最大输出值
调节器工作状态:饱和:输入量不在影响输出(开环)[电流调节器工作在不饱和]
不饱和:PI作用使输入偏差电压在稳态时趋于零
2.动态过程
(1)第一阶段(0~t1
Id
Id≥Idl,电机起动,转速增长较慢,电枢电流Id
电流调节器压制Id
ASR很快进入并保持饱
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