电力拖动直流篇复习

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1、直流部分复习开环机械特性；闭环静特性闭环系统参数变化对速度的影响PI调节器的特性及在双闭环系统中的作用典Ⅰ，Ⅱ型系统的特点及设计可逆系统的环流及抑制可逆系统的制动过程（三个阶段）单闭环系统参数计算（D，S，Kp等计算）双闭环系统设计8/27/20211直流调速系统电力拖动自动控制系统—运动控制系统第1篇8/27/20212根据直流电机转速方程直流调速方法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。8/27/20213第2章转速反馈控制的直流调速系统电力拖动自动控制系统—运

2、动控制系统8/27/20214内容提要直流调速系统用的可控直流电源稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性转速反馈控制的直流调速系统直流调速系统的数字控制转速反馈控制直流调速系统的限流保护转速反馈控制直流调速系统的仿真8/27/202152.1.1晶闸管整流器-电动机系统图2－1晶闸管整流器-电动机调速系统（V-M系统）原理图8/27/20216在理想情况下，Ud和Uc之间呈线性关系：（2-1）式中，Ud——平均整流电压，Uc——控制电压，Ks——晶闸管整流器放大系数。8/27/20217(2-2)式中E——电动机反电动势(V)

3、；id——整流电流瞬时值(A)；L——主电路总电感(H)；R——主电路总电阻(Ω),；瞬时电压平衡方程式8/27/20218图2-2V-M系统主电路的等效电路图8/27/202193．晶闸管整流器-电动机系统的机械特性当电流波形连续时，V-M系统的机械特性方程式为（2-7）式中，Ce——电动机在额定磁通下的电动势系数8/27/202110图2-5电流连续时V-M系统的机械特性8/27/202111图2－6V-M系统机械特性在电流连续区，显示出较硬的机械特性；在电流断续区，机械特性很软，理想空载转速翘得很高。8/27/202112

4、传递函数的近似处理按泰勒级数展开，可得依据工程近似处理的原则，可忽略高次项，把整流装置近似看作一阶惯性环节（2-16）8/27/202113图2－9晶闸管触发与整流装置动态结构图准确的近似的8/27/2021142.2.1转速控制的要求和稳态调速性能指标1、调速范围生产机械要求电动机提供的最高转速nmax和最低转速nmin之比称为调速范围，用字母D表示，即（2-27）nmax和nmin是电动机在额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的最高和最低转速。8/27/2021152、静差率s当系统在某一转速

5、下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落ΔnN与理想空载转速n0之比：（2-28）用百分数表示（2-29）8/27/202116静差率与机械特性硬度的区别图2-14不同转速下的静差率特性a和b的硬度相同，特性a和b额定速降相同，特性a和b的静差率不相同。8/27/2021173.调速范围、静差率和额定速降之间的关系（2-30）对于同一个调速系统，ΔnN值是定值。要求s值越小时，系统能够允许的调速范围D也越小。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。8/27/202118图2－15开环调

6、速系统的原理图2.2.2直流调速系统的机械特性8/27/202119机械特性开环调速系统中各环节的稳态关系如下：电力电子变换器直流电动机开环调速系统的机械特性为（2-31）8/27/202120图2-16开环调速系统稳态结构图8/27/2021212.3.1转速反馈控制直流调速系统的数学模型图2-18带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图1．转速反馈控制直流调速系统的静特性8/27/202122稳态关系电压比较环节比例调节器测速反馈环节电力电子变换器直流电动机Kp——比例调节器的比例系数α——转速反馈系数（V·min/r）8/

7、27/202123静特性方程式（2-32）式中:——闭环系统的开环放大系数闭环调速系统的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。8/27/202124图2-17开环直流调速系统的机械特性8/27/202125KpKs1/CeU*nUc∆UnEnUd0Un++-IdR-UnKs闭环系统的稳态结构框图图2-19转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构图（a）闭环调速系统8/27/202126比例放大器的传递函数电力电子变换器的传递函数测速反馈的传递函数(2-33)（2-42）(2-43)2．转速反馈控制直流调速系统

8、的动态数学模型8/27/202127图2-20他励直流电动机在额定励磁下的等效电路假定主电路电流连续，动态电压方程：(2-34)忽略粘性摩擦及弹性转矩，电动机轴上的动力学方程：(2-35)8/27/202128额定励磁下的感应电动势和电磁转矩分别为(2-36)(