直流拖动控制系统2013ppt课件.ppt

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1、电力拖动控制系统内容提要直流调速方法直流调速电源直流调速控制应用举例自动控制系统分类直流电动机的调速方法本课程的特点先修课程第一章绪论绪论——应用举例龙门刨床工作台（重工业）电梯（高层建筑、生活民用）圆网造纸机（轻工业）机器人（现代化新技术）绪论——自动控制系统分类电力拖动自动控制系统直流拖动交流拖动过程控制系统绪论——相关学科运动控制及其相关学科绪论——运动控制系统及其组成图1-2　运动控制系统及其组成绪论——负载转矩特性恒转矩负载特性a)位能性恒转矩负载　b)反抗性恒转矩负载绪论——负载转矩特性恒功率

2、负载特性绪论——负载转矩特性风机、泵类负载特性基于直流电机转速确定公式直流调速方法nUIRKe式中—转速（r/min）；—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。（1-1）直流调速方法由式（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。（1）调节电枢供电电压（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Un，n0调速特

3、性：转速下降，机械特性曲线平行下移。——恒转矩调速nn0OIILUNU1U2U3nNn1n2n3调压调速特性曲线（2）改变电枢回路电阻（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Rn，n0不变；调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。nn0OIILRaR1R2R3nNn1n2n3调阻调速特性曲线（3）减弱励磁磁通（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。——恒功

4、率调速nn0OTeTLN123nNn1n2n3调磁调速特性曲线三种调速方法的性能与比较调压调速——无级平滑调速——恒转矩调速调阻调速——只能有级调速调磁调速——平滑调速——恒功率调速调速范围小应用自动控制原理（机械控制工程基础），分析和设计典型的电力拖动自动控制系统，着重总结控制规律。本课程的特点电机及拖动基础（电工电子技术）自动控制原理（机械控制工程基础）半导体变流技术（电工电子技术）先修课程第2章转速反馈控制的直流调速系统本章着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。本章提要2.1直流调速

5、系统用的可控直流电源2.2晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题2.3反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计2.4反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计2.5比例积分控制规律和无静差调速系统2.6电压反馈电流补偿控制的直流调速系统2.1直流调速系统用的可控直流电源本节介绍几种主要的可控直流电源。常用的可控直流电源有以下三种：2.1.1旋转变流机组旋转变流机组供电的直流调速系统（G-M系统）G-M系统特性n第I象限第IV象限OTeTL-TLn0n1n2第II象限第III象限G-M系统机械特性2.1.

6、2静止式可控整流器晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）2.1.3直流斩波器或脉宽调制变换器在干线铁道电力机车、工矿电力机车、城市有轨和无轨电车和地铁电机车等电力牵引设备上，常采用直流串励或复励电动机，由恒压直流电网供电，过去用切换电枢回路电阻来控制电机的起动、制动和调速，在电阻中耗电很大。a）原理图b）电压波形图tOuUsUdTton控制电路M直流斩波器的基本结构图2-5直流斩波器-电动机系统的原理图和电压波形2.1.3晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题本节讨论V-M系统的几个主要问题

7、：（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）抑制电流脉动的措施；（4）晶闸管-电动机系统的机械特性；（5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。OOOOO2.1.4触发脉冲相位控制Ud0IdE等效电路分析图2-7V-M系统主电路的等效电路图式中—电动机反电动势；—整流电流瞬时值；—主电路总电感；—主电路等效电阻；且有R=Rrec+Ra+RL；EidLR瞬时电压平衡方程(2-3)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；—交流电源一周内的整流电压脉波数

8、；对于不同的整流电路，它们的数值如表1-1所示。Umm整流电压的平均值计算(2-5)表2-1不同整流电路的整流电压值*U2是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。2.1.5电流脉动的影响及其抑制措施V-M系统主电路的输出a）电流连续b）电流断续OuaubucaudOiaibicictEUdtOuaubucaudOiaibicicEUdudttudidid图2-9V-M系统的电流波形2.1.6抑制电流脉动的措施在V-M系