开环控制系统(自08)课件.ppt

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1、运动控制系统第1篇直流调速系统直流电动机的调速方法改变电枢回路电阻R。减弱励磁磁通Φ。调节电枢电压U。改变电枢回路电阻调速法理想空载转速不变转速降落随电阻的增加而增大额定转速以下调速方法，特性软，有级调速nNnT0n0TNRaRa+Rad1Ra+Rad2n1n2Rad2>Rad1减弱磁通调速法理想空载转速随磁通的减少而增大。转速降落随磁通的减小而增大额定转速以上调速方法，特性软，无级调速nT0n0TNnNN12n01n02调节电枢电压调速法nT0n0TNnNUNU1n’0n1U2n’’0n2U1>U2理想空载转速随U的减少而成比例地

2、降低转速降落与U的大小无关额定转速以下调速方法，特性硬，无级调速三种调速方法之比较改变电枢回路电阻调速只能对电动机转速作有级的调节，转速的稳定性差。减弱磁通调速能够实现平滑调速，但只能在基速（额定转速）以上的范围内调节转速。调节电枢电压调速所得到的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速（额定转速）以下实现平滑调速。直流调速系统往往以调压调速为主，只有当转速要达到基速以上时才辅以弱磁调速。问题？为了实现调压调速，必须配备？可控直流电源运动控制系统第1章可控直流电源-电动机系统相控整流器——把交流电源直接转换成可控的

3、直流电源。直流脉宽调制（PWM）变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。常用的可控直流电源内容提要1.1相控整流器-电动机调速系统1.2直流PWM变换器-电动机系统1.3调速系统性能指标1.1相控整流器-电动机（V-M）系统1.1.1相控整流器-电动机系统原理：电位器调节→触发装置的控制电压Uc→α变化→Ud=UdmaxCOSα→n。1.1.2相控整流器-电动机系统的特殊问题1．触发脉冲相位控制触发脉冲的相位角α控制整流电压Ud0的平均值。a=30°u2uaubucOwtOw

4、tOwtuGudwt1三相半波可控整流电路，电阻负载，=30时的波形2．电流脉动及其波形的连续与断续输出电流是脉动电流，交流电源一周内存在的脉波数m与整流电路的形式相关。a=30°u2uaubucOwtOwtOwtuGudwt1三相半波可控整流电路，电阻负载，=30时的波形图1-5V-M系统的电流波形a）电流连续b）电流断续OuaubucaudOiaibicictEUdtOuaubucaudOiaibicicEUdudttudidid(1)电压及电流波形(2)电流波形断续原因①电感较小②负载较轻影响（1）脉动电流产生脉动转

5、矩，对生产机械不利；（2）脉动电流造成较大的谐波分量，流入电源后对电网不利，同时也增加电机发热。抑制措施（1）增加整流电路的相数。（2）设置平波电抗器。(3)电流脉动的影响及抑制措施(4)平波电抗器的计算单相桥式全控整流电路三相半波整流电路三相桥式整流电路（1-6）（1-8）（1-7）Ud0IdER=Rrec+Ra+RL3.等效电路1.1.3相控整流直流调速系统的机械特性及数学模型1.相控整流器－电动机系统的机械特性①改变α，n0改变，但斜率不变。②Id增加，△n线性增加，n0不变。（理想空载转速）（转速降）2．晶闸管触发电路和整流装置的

6、数学模型(1)放大系数的计算图1-7晶闸管触发与整流装置的输入输出特性和Ks的测定如果不可能实测特性，只好根据装置的参数估算。例如：设触发电路控制电压的调节范围为Uc=0~10V相对应的整流电压的变化范围是Ud=0~220V可取Ks=220/10=22（2）晶闸管触发和整流装置的放大系数估算（3）晶闸管触发和整流装置的传递函数在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节。图1－8晶闸管触发与整流装置的失控时间滞后的产生及失控时间滞后环节的输入为阶跃信号1(t)，输出要隔一定时间后才出现响应1(t-Ts)。输入输出关系为：传递

7、函数为晶闸管触发电路与整流装置的传递函数传递函数的简化近似条件：1.2直流PWM变换器-电动机系统1.2.1直流PWM变换器根据PWM变换器主电路的形式可分为可逆和不可逆两大类。1.简单不可逆PWM变换器tonTUsIdE0tI20i(t)I10VT导通IdEVT截止0tI20i（t)I100tI20i(t)I10一个周期内的电流波形电压和电流波形及平均电压平均输出电压=ton/T:占空比电机的运行象限：第一象限电流不能反向改变（0≤≤1）即可调节电机的转速.2.有制动的不可逆PWM变换器图1-11有制动电流通路的不可逆PWM变换器

8、M+﹣VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E4123CUs+MVT2Ug2VT1Ug1Ｕｄ电动降压A(1)电动状态下运行电动状态的电压、电流波形平均输出电压电机的运行象限：第一象限(2)降压运