电机学复习题

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1、直流拖动控制系统电力拖动自动控制系统第1篇内容提要直流调速方法直流调速电源直流调速控制根据直流电动机转速方程直流调速方法（1-1）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。nn0OIILUNU1U2U3nNn1n2n3调压调速特性曲线（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，n

2、0不变；调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。nn0OIILRaR1R2R3nNn1n2n3调阻调速特性曲线（3）调磁调速工作条件：保持电压U=UN；保持电阻R=Ra；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。nn0OTeTLN123nNn1n2n3调压调速特性曲线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（额定转速）以上作小范围的弱磁升速

3、。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。第1章闭环控制的直流调速系统本章提要1.1直流调速系统用的可控直流电源1.2晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题1.3直流脉宽调速系统的主要问题1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计1.6比例积分控制规律和无静差调速系统1.1直流调速系统用的可控直流电源常用的可控直流电源有以下三种:旋转变流机组静止式可控整流器直流斩波器或脉宽调制变换器图1-1旋转变流机组和由它供电的直流调速系统（G-M系统）原理图1.1.1旋转变流机组G-M系

4、统工作原理由原动机拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流if即可改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n。G-M系统特性n第I象限第IV象限OTeTL-TLn0n1n2第II象限第III象限图1-2G-M系统的机械特性1.1.2静止式可控整流器图1-3晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）原理图V-M系统工作原理晶闸管-电动机调速系统（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

5、系统的问题由于晶闸管的单向导电性，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，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”。a）原理图b）电压波形图tOuUsUdTton1.1.3直流斩波器或脉宽调制变换器1.直流斩波器的基本结构图1-5直流斩波器-电动机系统的原理图和电压波形+MUsLVDM+--2.斩波器的基本控制原理当VT导通时，直流电源电压Us加到电动机上；当VT关断时，直流电源与电机脱开，电动机电枢经VD续流，两端

6、电压接近于零。如此反复，电枢端电压波形如图1-5b。电动机得到的平均电压为3.输出电压计算(1-2)=ton/T=tonf-------占空比4.斩波电路三种控制方式根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，有三种控制方式：T不变，变ton—脉冲宽度调制（PWM）；ton不变，变T—脉冲频率调制（PFM）；ton和T都可调，改变占空比—混合型。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，电机损耗及发热都较小。（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右。（4）若与快

7、速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。PWM系统的优点（续）（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。1.2晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题（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。调节GT输出脉冲的相位，即可改变VT输出电压ud的波形，以及输出平均电压Ud的数值。

8、OOOOO1.2.1触发脉冲相位控制式中—从自然换相点算起的触发脉冲控制角；—=0时的整流电压波形峰值（V）；—交流电源一周内的整流电压脉波数。Umm整流电压的平均值计算(1-5)表1-1不同整流电路的