电力拖动控制系统.ppt

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1、第2章直流电动机V-M不可逆调速系统2.1直流调速系统概述直流调速系统的优缺点：缺点——带有机械换向装置，即有换向器和电刷，运行时会产生火化和电磁干扰，电刷易磨损需维护、更换。1)直流调速系统仍有应用；2）直流电机各参数、变量之间的关系几乎都是简单明了的线性函数关系，数学模型较为简单、准确，控制系统在理论上和实践上都比较成熟、经典，是拖动控制的基础。优点——调速性能好、控制性能好、起制动性能好；学习直流调速系统的理由：2.1.1直流调速系统的类型1．直流调速系统的主导调速方法(1)改变电枢回路电阻——电枢回路串电阻调速；

2、自控系统不用(2)调节电抠供电电压——变压调速；主导调速方法(3)减弱励磁磁通——------弱磁调速。辅助调速方法2．直流调速系统主电路——可调压的直流电源常用的有：(1)G-M系统(发电机-电动机系统)(2)V-M系统(可控整流器-电动机系统)(3)直流脉宽调制（PWM）系统(斩波器-电动机系统)3．直流调速系统的控制方式主电路构成不同，控制方法不同：移相控制、PWM控制等闭环控制方式开环控制闭环控制单闭环速度环双闭环速度环和电流环多环控制加位置环等电机调速系统中通常为：4．工作象限a）单象限运行b)电压可反向的二象

3、限运行c)电流可反向的二象限运行2.1.2G-M系统系统原理图控制原理、控制思路制动时的能量传递关系工作原理工作象限优点：特性好，平稳系统原理图50年代曾广泛地使用，目前仍有应用缺点：设备多、体积大、费用高、效率低机械特性2.1.3V-M系统系统构成控制思路制动时的能量传递关系控制原理工作象限优点：静止装置、经济、可靠触发装置GT缺点：功率因数低、对电网谐波污染V-M系统是70～90年代直流调速系统的主要形式2.1.4直流脉宽调制（PWM）系统a）原理电路图b）斩波器输出电压波形原理电路图制动时的能量传递关系工作象限优缺

4、点a)单管电路b)双管电路c)双管电路d)H型桥式电路控制思路控制原理2.2V-M系统的机械特性2.2.1电流连续时的机械特性1．可控整流装置的输出电压mUmUd0m单相桥式20.9U2三相半波31.17U2三相桥式62.34U2不计换流时计及LC换流及内阻影响时2．电压平衡方程式等效电路3．V-M系统电流连续时的机械特性机械特性方程式为：理想空载转速n0，控制角增大时n0下降控制角变化时斜率不变，为：∵是一组平行下移的直线记作：2.2.2电流断续时的机械特性以三相半波整流电路为例1．理想空载转速：输出电压的峰值相同，有

5、同一个实际理想空载转速2．电流断续时机械特性曲线的斜率3．电流断续区域范围4．电流断续时的机械特性曲线与电抗器电感量的大小有关工程上一般取时，随着电流减小，回路的等效电阻增大，斜率增大电流连续时电流断续时：输出电压的峰值随α增大而下降，空载转速下降2.3开环V-M调速系统及调速指标2.3.1开环V-M调速系统系统的最终控制对象是电动机转轴上的转速n。该电力拖动系统是一个开环控制的调速系统。1．系统原理图“”符号的含意同步移相触发电路GT2．稳态结构图稳态结构图——表明自动控制系统在稳态运行时，其各个环节之间的输入量与输出

6、量之间数学关系的结构框图α在30°～120°的范围内对触发装置与可控整流桥整体来说，看成是一个线性放大环节，放大系数是。1)求与的关系对同步移相信号为正弦波（正弦波幅值为Um）的触发电路对直流电动机，稳态时有2)求与n的关系稳态结构图对同步移相信号为锯齿波的触发电路（锯齿波起点幅值-Um，终点幅值Um，宽度为180°）2.3.2调速系统的稳态指标1．对调速系统的要求(1)调速(2)稳速(3)加、减速2．调速系统的稳态指标(1)调速范围D(2)静差率S额定转矩下提供的最高、最低转速当系统在某一给定转速下运行时，负载由空载增

7、加到额定负载时所对应的转速降落与该给定转速下理想空载转速n0之比，称作静差率S开环V-M系统的机械特性机械特性曲线平行时，如果低速时的静差率能满足要求，则高速时的静差率自然就满足要求了。故静差率可表示成：静差率是用来衡量调速系统在负载变化时的转速稳定度的。机械特性越硬则静差率越小，转速稳定度就越高。3．调速范围与静差率的关系调速范围D、静差率S和转速降，三者之间的关系式为：显然，当系统的机械特性硬度一定，即一定时，若对静差率要求越高（S值越小），则允许的调速范围就越小。例如，某一开环V-M调速系统，额定转速nN=1000

8、r/min，额定负载下的稳态速降△nN＝50r/min，当要求静差率S=0.33时，允许的调速范围为：如果要求S=0.1，则调速范围只有：4．开环V-M调速系统的主要问题无法克服的缺点——转速波动大、调速范围小。远远不能满足生产实际的要求。原因：当S与D都一定时，要满足要求的唯一途径是降低△nN，但对已制成的系统是无