伺服系统与变频器应用技术2单元ppt课件.ppt

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1、第三单元直流伺服控制（2）——直流调压调速技术直流调压调速技术是工程应用中最主要的调速方式，该调速方式需要有专门的、连续可调的直流电源供电。常用的可控直流电源有以下三种：直流调压调速技术旋转变流机组静止可控整流器直流斩波器、脉宽调制变换器用交流电动机拖动直流发电机，以获得可调的直流电压（G-M系统）利用静止的可控整流器(如晶闸管可控整流器)，获得可调的直流电压。（V-M系统）用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变的平均电压。直流调压调速技术2.3晶闸管直流调速系统2.4脉宽调制（PWM）直流调速系统本讲主要内容

2、32.3晶闸管直流调速系统晶闸管直流调速系统就是利用晶闸管可控整流器获得可调的直流电压的系统。主要由主回路和控制回路组成，如图2-11所示：速度调节器电流调节器触发脉冲发生器晶闸管整流器电流反馈速度反馈电流检测编码器电机+-UfIfIR+-E1ESUR图2-11直流伺服电动机晶闸管调速系统42.3晶闸管直流调速系统2.3.1主回路晶闸管调速系统主回路主要是晶闸管整流放大装置。1.作用：将电网的交流电变为直流并整流；将调节回路的控制功率放大，得到较大电流与较高电压以驱动电动机；在可逆控制电路中，电动机制动时，把电动机运转的惯性机械能转变成电能并反馈

3、回交流电网。晶闸管整流调速装置的接线方式有单相半桥式、单相全控式、三相半波、三相半控桥和三相全控桥式等。52.3.1主回路如图2-12所示为由大功率晶闸管构成的三相全控桥式调压电路，工作波形如图2-13所示。图2-13主回路波形2.3晶闸管直流调速系统462791113581210ABCMⅠⅡUMUDKMKM+-2.工作原理：图2-12晶闸管三相全控桥式调压电路62.3.1主回路因此，只要改变可控硅触发角（即改变导通角），就能改变可控硅的整流输出电压，从而改变直流伺服电机的转速。触发脉冲提前来，增大整流输出电压；触发脉冲延后来，减小整流输出电压。

4、2.3晶闸管直流调速系统结论：72.3.2控制回路控制回路主要由电流调节回路（内环）、速度调节回路（外环）和触发脉冲发生器等组成。2.3晶闸管直流调速系统1.PI控制器为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI控制器，所以对于系统来说，PI调节器是系统核心。82.3.2控制回路图2-14PI控制器电路2.3晶闸管直流调速系统PI控制器模拟电路如图3-14所示：图2-15PI控制器信号波形输出电压为：式中，Kp——比例系数，τI——积分时间常数，输入、输出信号波形如图2-15所示：（2-16）92.3.2控制回路PI控制器特点：

5、2.3晶闸管直流调速系统静差小响应快提高系统稳定性应用广泛102.3.2控制回路触发脉冲发生器2.3晶闸管直流调速系统功能：是向晶闸管门极提供所需的触发信号，并能根据控制要求使晶闸管可靠导通，实现整流装置的控制。常见的电路形式：单结晶体管触发电路正弦波触发电路锯齿波触发电路112.3.3晶闸管调速系统特点调速性能好抗干扰能力强抑制电网波动启、制动及加、减速性能好2.3晶闸管直流调速系统122.4脉宽调制（PWM）直流调速系统所谓脉冲宽度调制（PluseWidthModulation，简称为PWM）技术，就是把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度

6、可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出平均电压的大小。序言132.4脉宽调制（PWM）直流调速系统2.4.1PWM直流调速系统构成对直流调速系统而言，一般动、静态性能较好的调速系统都采用双闭环控制系统，因此，对直流脉宽调速系统，我们也将以双闭环为例予以介绍。直流脉宽调速系统的原理如图3-18所示，由主回路和控制回路两部分组成。与晶闸管调速系统比较，速度调节器和电流调节器原理一样，不同的是脉宽调制器和功率放大器。图2-18PWM直流调速系统142.4脉宽调制（PWM）直流调速系统2.4.2直流脉宽调制原理直流脉宽调制是利用电子开关，将直流电源电压

7、转换成为一定频率的方波脉冲电压，然后再通过对方波脉冲宽度的控制来改变供电电压大小与极性，从而达到对电动机进行变压调速的一种方法。常用的脉宽调制器按调制信号不同分为锯齿波脉宽调制器、三角波脉宽调制器、由多谐振荡器和单稳态触发电路组成的脉宽调制器和数字脉宽调制器等几种。152.4脉宽调制（PWM）直流调速系统2.4.2直流脉宽调制原理下面以锯齿波脉宽调制器为例来说明脉宽调制原理。锯齿波脉宽调制器是一个由运算放大器和几个输入信号组成的电压比较器，如图2-19所示。图2-19锯齿波脉宽调制器原理图16图2-19锯齿波脉宽调制器原理图2.4脉宽调制（PWM

8、）直流调速系统2.4.2直流脉宽调制原理图3-19中，加在运算放大器反相输入端上的有三个输入信号，一个输入信号是锯齿波调制信号Usa，由