自动控制技术 教学课件 作者 贺力克第7章直流调速系统.ppt

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1、第7章直流调速系统7.1转速负反馈晶闸管直流调速系统7.2小功率有静差直流调速系统实例分析7.3速度和电流双闭环直流调速系统7.4双极晶体管脉宽调制控制的直流调速系统7.5晶闸管可逆直流调速系统7.6转速、电流双闭环数字式直流调速系统7.1转速负反馈晶闸管直流调速系统一、系统的组成：该系统的控制对象是直流电动机M被调量是电动机的转速n晶闸管触发电路和整流电路为功率放大和执行环节由运算放大器构成的比例调节器为电压放大和电压(综合)比较环节电位器RP1为给定元件测速发电机TG与电位器RP2为转速检测元件由取样电阻RC、二极管VD和电位器RP3构成的电流截止负反馈环节。图7-1具有转速负反

2、馈和电流截止负反馈的直流调速系统原理图图7-2具有转速负反馈和电流截止负反馈的直流调速系统框图采用晶闸管整流电路(ThyristorRectifier)需要注意的几个问题：　①晶闸管元件的过载能力很小，选择时至少加大一倍以上的容量，要家散热片。②因交流侧电流中含有较多的谐波成分，大多采用交流电抗器(串接电抗器SeriesReactor)或通过整流变压器(RectifierTransformer)供电，以抑制谐波分量(HarmonicComponent)。　　③晶闸管元件的过载能力很小，晶闸管整流电路设有许多保护环节，如快速熔丝、过电流继电器、阻容吸收电路、硒堆、或压敏电阻等过

3、电流与过电压保护装置。　　④晶闸管整流装置的输出特性如图7-3a所示。图中Id为整流平均电流，Ud为整流输出平均电压。a)晶闸管整流装置输出特性b)晶闸管直流调速系统的机械特性图7-3晶闸管整流装置的输出特性与调速机械特性晶闸管整流装置供电的直流电动机的机械特性为图7-3b所示。从总体上看，机械特性很软，一般满足不了对调速系统的要求，需要增设反馈环节，以改善系统的机械特性。晶闸管整流电路的调节特性为输出的平均电压Ud与触发电路的控制电压Uc之间的关系，即Ud＝f(Uc)。图7-4为晶闸管整流装置的调节特性。它既有死区，又会饱和。图7-4晶闸管整流装置的调节特性转速检测环节(Sp

4、eedMeasurementElement)转速的检测方式很多，有测速发电机、电磁感应传感器、光电传感器等。读出量又分模拟量和数字量。此系统中，转速反馈量需要的是模拟量，一般采用测速发电机。　　测速发电机分直流和交流两种。　　测速反馈信号Ufn与转速成正比，，称为转速反馈系数。电流截止负反馈环节(CurrentCut-OffNegativeFeedback)直流电动机在起动、堵转或过载时会产生很大的电流，这样大的电流会烧坏晶闸管元件和电机，因而要设法加以限制。若采用电流负反馈，会使系统的机械特性变软，而这又是希望避免的。可通过一个电压比较环节，使电流负反馈环节只有在电流超过

5、某个允许值(称为阈值)时才起作用，这就是电流截止负反馈。当时，（亦即），则二极管VD截止，电流截止负反馈不起作用。　　当时，（亦即），则二极管VD导通，电流截止负反馈起作用，将使整流输出电压Ud下降，使整流电流下降到允许最大电流。U0/RC的数值称为截止电流，以IB表示。调节电位器RP3即可整定U0，亦即整定IB的数值。一般取IB＝1.2IN〔IN为额定电流〕。　　电流截止负反馈环节在正常工作状况下不起作用，系统框图上可以省去。　　二、系统的框图由图7-5可以清楚地看出，调速系统存在着“两个”闭环，一个是电动机内部的电势构成的闭环，另一个是转速负反馈构成的闭环。清楚表明

6、了电枢电压、电流、电磁转矩、负载转矩及转速之间的关系。图7-5具有转速负反馈直流调速系统的系统框图三、系统的自动调节过程转速负反馈的自动调节过程当电动机的转速n由于某种原因而下降时，系统将同时存在着两个调节过程：一个是电动机内部产生的以适应外界负载转矩变化的自动调节过程；另一个是由于转速负反馈环节作用而使控制电路产生相应变化的自动调节过程。这种系统是以存在偏差为前提的，反馈环节只是检测偏差，减小偏差，而不能消除偏差，它是有静差调速系统。电流截止负反馈环节的作用图7-6具有转速负反馈的直流调速系统的自动调节过程电流截止负反馈环节的作用当电枢电流小于截止电流值时，电流负反馈不起作用。当电

7、枢电流大于截止电流值时，电流截止负反馈环节起作用，这样的特性称为“挖土机特性”。当电流负反馈环节起主导作用时的自动调节过程如图7-7所示。机械特性很陡下垂意味着，堵转时(或起动时)电流不是很大。这是因为在堵转时，虽然转速n=0，反电动势E＝0，但由于电流截止负反馈的作用，使Ud大大下降，从而Id不致过大。此时电流称为堵转电流Idm(LockedRotorCurrent)(BlockCurrent)。电动机的堵转电流整定得小于晶闸管允许的最大电流，大约为电