晶闸管直流电动机单闭环调速系统.pdf

1.直流调速系统的动态指标 对于一个调速系统，电动机要不断地处于启动、制动、反转、调速以及突然 加减负载的过渡过程，此时，必须研究相关电机运行的动态指标，如稳定性、快 速性、动态误差等。 这对于提高产品质量和劳动生产率， 保证系统安全运行是很 有意义的。 （1）跟随指标：系统对给定信号的动态响应性能，称为“跟随”性能，一 般用最大超调量 σ，超调时间 t s 和震荡次数 N 三个指标来衡量， 图 2.1 是突加给 定作用下的动态响应曲线。 最大超调量反映了系统的动态精度， 超调量越小， 则 说明系统的过渡过程进行得平稳。不同的调速系统对最大超调量的要求也不同。 一般调速系统 σ可允许 10%~35%；轧钢机中的初轧机要求小于 10%，连轧机则 要求小于 2%~5%，；而在张力控制的卷曲机系统（造纸机） ，则不允许有超调量。 调整时间 ts 反映了系统的快速性。例如，连轧机 t s 为 0.2s~0.5s，造纸机为 0.3s。 振荡次数也反映了系统的稳定性。 例如， 磨床等普通机床允许震荡 3 次，龙门刨 与轧机则允许振荡 1 次，而造纸机不允许有振荡。 图 2.1 突加给定作用下的动态响应曲线 （2 ）抗扰指标：对扰动量作用时的动态响应性能，称为“抗扰”性能。一 般用最大动态速降 Δn ，恢复时间 t 和振荡次数 N 三个指标来衡量。用图 2.2 max f 是突加负载时的动态响应曲线。 最大动态速降反映了系统抗扰动能力和系统的稳 定性。由于最大动态速降与扰动量的大小是有关的， 因此必须同时注明扰动量的 大小。恢复时间反映了系统的抗扰动能力和快速性。振荡次数 N 同样代表系统 的稳定性与抗扰动能力 图 2.2 突加负载时的动态响应曲线 2.晶闸管电动机直流调速系统存在的问题 图 2.3 V-M 系统的运行范围 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 2.3a ），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 2.3b ）。必须进行四象限运行时（图 2.3c ），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。 3.晶闸管开环直流调速系统与开环机械特性 图 2.4 晶闸管直流调速系统电气原理图 图 2.5 闸管触发与整流装置动态结构图 晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、 电动机-发电机组等组成。在本系统中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控 制电路可直接由给定电压 Ug 作为触发器的移相控制电压 Uct ，改变 Ug 的大小即 可改变控制角