电力拖动课件及其课后题答案

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1、直流拖动控制系统第1篇自动控制系统第一章直流单闭环调速系统自动控制系统本章提要引言晶闸管-电动机系统（V-M系统）的特点反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和稳定性分析比例积分控制规律和无静差调速系统引言直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。根据直流电动机转速方程nUIRKe—转速（r/min

2、）；—电枢电压（V）—电枢电流（A）；—电枢回路总电阻（）—励磁磁通（Wb）；—由电机结构决定的电动势常数。由式（1-1）可以看出，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。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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n，n0不变；调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。nn0

3、OIILRaR1R2R3nNn1n2n3调阻调速特性曲线调磁调速工作条件：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。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。第一节晶闸管-电动机调速系统的特点本节讨论V-M

4、系统的几个主要特点：（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）晶闸管-电动机系统的机械特性。在如图可控整流电路中，调节触发装置GT输出脉冲的相位，即可很方便地改变可控整流器VT输出瞬时电压ud的波形，以及输出平均电压Ud的数值。OOOOO触发脉冲相位控制Ud0IdE等效电路分析如果把整流装置内阻移到装置外边，看成是其负载电路电阻的一部分，那么，整流电压便可以用其理想空载瞬时值ud0和平均值Ud0来表示，相当于用图示的等效电路代替实际的整流电路。图1-7V-M系统主电路的等效电路图式中—电动机反电动势（V）；—整流电流瞬时值（A）；—主电路总电感（H

5、）；—主电路等效电阻（），R=Rrec+Ra+RL。EidLR瞬时电压平衡方程对ud0进行积分，即得理想空载整流电压平均值Ud0。用触发脉冲的相位角控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。Ud0与触发脉冲相位角的关系因整流电路的形式而异，对于一般的全控整流电路，当电流波形连续时，Ud0=f()可用下式表示式中—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。对于不同的整流电路，它们的数值见表1-1。Umm表1-1不同整流电路的整流电压波形峰值、脉波数及平均整流电压U2是整流变压器二次侧额定相电压的有

6、效值。时输出理想空载电压值电流脉动及其波形的连续与断续由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况，这是V-M系统不同于G-M系统的又一个特点。当V-M系统主电路有足够大的电感量，而且电动机的负载也足够大时，整流电流便具有连续的脉动波形。当电感量较小或负载较轻时，在某一相导通后电流升高的阶段里，电感中的储能较少；等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已经衰减到零，于是，便造成电流波形断续的情况。V-M系统主电路的输出图1-9V-M系统的电流波形a）电流连续b）电流断续OuaubucaudOiaibicictEUdtOuaubucaudOiaibicicEUdu

7、dttudidid抑制电流脉动的措施在V-M系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是：设置平波电抗器；增加整流电路相数；采用多重化技术。平波电抗器多重化整流电路如图电路为由2个三相桥并联而成的12脉波整流电路，使用了平衡电抗器来平衡2组整流器的电流。并联多重联结的12脉波整流电路M晶闸管-电动机系统的机械特性当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为式中Ce—电机在额定磁通下的电动势系数,Ce=KeN。电流连续情况改变控制角，得一族