电力拖动系统第4章ppt课件.ppt

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1、第4章可逆控制的直流调速系统电力拖动自动控制系统—运动控制系统4.1.0问题的提出有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。电机的运行状态可处在转速和电磁转矩的坐标系的四个象限中，称为四象限运行。图4-1调速系统的四象限运行问题的提出（续）改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向，这本来是很简单的事。然而当电机采用电力电子装置供电时，由于电力电子器件的单向导电性，问题就变得复杂起来

2、了，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统。4.1直流PWM可逆调速系统中、小功率的可逆直流调速系统多采用由电力电子功率开关器件组成的桥式可逆PWM变换器，其中功率开关器件采用IGBT，在小容量系统中则可用将IGBT、续流二极管、驱动电路以及过流、欠压保护等封装在一起的智能功率模块—IPM。33886模块功能原理图IN1/2：LogicInputControl1TruelogicinputcontrolofOUT1/2(i.e.,IN1/2logicHigh=OUT1/2logicHigh).MC33886The3

3、3886isabletocontrolcontinuousinductiveDCloadcurrentsupto5.0A.Outputloadscanbepulsewidthmodulated(PWM-ed)atfrequenciesupto10kHzFeatures•SimilartotheMC33186DH1withEnhancedFeatures•5.0Vto40VContinuousOperation•120mΩRDS(ON)H-BridgeMOSFETs•TTL/CMOSCompatibleInputs•P

4、WMFrequenciesupto10kHz4.1直流PWM可逆调速系统PWM变换器电路有多种形式，可分为不可逆与可逆两大类，还有一种带制动电流通路的不可逆PWM-直流电动机系统，其电流能够反向。之所以不可逆是因为平均电压始终大于零，因而转速不能反向。如果要求转速反向，需要改变PWM变换器输出电压的正负极性，使得直流电动机可以在四象限中运行，由此构成了可逆的PWM变换器-直流电动机系统。4.1.1桥式可逆PWM变换器图4-2桥式可逆PWM变换器电路双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为占空比ρ和电压系数γ的关系为

5、当ρ>1/2时，γ为正，电动机正转；当ρ<1/2时，γ为负，电动机反转；当ρ=1/2时，γ=0，电动机停止。（4-1）（4-2）Ud可正可负，电流可正可负4.1.2直流PWM可逆直流调速系统转速反向的过渡过程ab，Id:IdL0。bc，Id:0-Idm。cd，n：nN0。de，n：0-nNef，Id=-IdL。图4-4在坐标系上表示的电动机反向轨迹可逆调速系统仿真单片微机控制的PWM可逆直流调速系统三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流PWM变换器得到可调的直流电压，给直流

6、电动机供电。检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，转速检测用数字测速。微机控制具备故障检测功能，对电压、电流、温度等信号进行实时监测和报警。一般选用专为电机控制设计的单片微机，配以显示、键盘等外围电路，通过通信接口与上位机或其他外设交换数据。系统组成图4-1PWM可逆直流调速系统原理图UPEM—桥式可逆电力电子变换器TA—霍尔电流传感器；UR—整流器GD-驱动电路UPW-电压-脉宽转换系统控制无论是电流采样值还是转速采样值都有交流分量，常采用阻容电路滤波，但阻容值太大时会延缓动态响应，为此可采用硬件滤波与软件滤波相

7、结合的办法。控制系统一般采用转速、电流双闭环控制，电流环为内环，转速环为外环，内环的采样周期小于外环的采样周期。系统控制（续）当转速给定信号在-n*max~0~+n*max之间变化并达到稳态后，由微机输出的PWM信号占空比ρ在0~½~0的范围内变化，使UPEM的输出平均电压系数为=–1~0~+1，实现双极式可逆控制。4.2位置随动系统4.2.1位置随动系统的组成4.2.2位置随动系统的特征4.2.3常用位置传感器简介4.2.4位置随动系统的稳态误差分析和参数计算4.2.5位置随动系统的动态校正4.2位置随动系统1、

8、定义狭义上的是指一个带位置反馈的自动控制系统，它的另一个名称就是伺服系统被控制量：负载的机械空间位置的线位移或角位移2、特点当位置给定量做任意变化时，该系统的输出量快速而准确地复现给定量地变化3、应用范围数控机床的定位控制和加工轨迹控制、火炮方位的自动跟踪、船舵的自动控制4.2.1位置随动系统的组成图4－14所示是电位器式小功率位置随动系统，它