直流调速系统1.doc

本章概述 　　调速方法通常有机械的、电气的、液压的、气动的几种，仅就机械与电气调速方法而言，也可采用电气与机械配合的方法来实现速度的调节。电气调速有许多优点，如可简化机械变速机构，提高传动效率，操作简单，易于获得无极调速，便于实现远距离控制和自动控制，因此在生产机械中广泛采用电气方法调速。????由于直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、 维护容易，但是长期以来，直流调速系统一直占据垄断地位。所以，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形 式。在我国许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动的场合，仍然广泛采用直流调速系统。而且，直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基础。因此，我们先着重讨论直流调速系统。 本章要点 　　本章要求掌握调速系统的基本要求和性能指标；晶闸管的基本工作原理、特性和基本可控整流电路的工作原理、特点，以及触发电路的基本工作原理；晶闸管直流调速系统的原理及特性；脉宽调制型直流调速系统的原理 及特性。　 　　掌握调速系统的基本要求和性能指标； 　　掌握晶闸管的基本工作原理、特性和主要参数的含义； 　　掌握几种单相和三相基本可控整流电路的工作原理及其特点(特别是在不同性质负载下的工作特点) ； 　　掌握晶闸管直流调速系统的原理及特性； 　　了解脉宽调制型直流调速系统的原理及特性。 目录： 　　 8.1 概 述　　　8.1.1 直流电机的调速方法　　　8.1.2 直流调速用可控直流电源　　　8.1.3 调速系统性能指标　　 8.2 晶闸管可控直流电源　　　8.2.1 晶闸管（SCR）　　　8.2.2 单相半波可控整流电路　　　8.2.3 单相桥式全控整流电路　　　8.2.4 单相桥式半控整流电路　　　8.2.5 三相半波可控整流电路　　　8.2.6 三相桥式全控整流电路　　　8.2.7 晶闸管的触发电路　　 8.3 晶闸管-电动机直流调速控制系统　　　8.3.1 开环直流调速系统存在的问题　　　8.3.2 速度负反馈单闭环调速系统的组成及静特性　　　8.3.3 单闭环调速系统的动态分析　　　8.3.4 单闭环无静差直流调速系统　　　8.3.5 单闭环调速系统的限流保护——电流截止负反馈　　　8.3.6 转速、电流双闭环直流调速系统组成及静特性　　 8.4 脉宽调制（PWM）调速控制系统　　　8.4.1　脉宽调制变换器　　　8.4.2　脉宽调速系统的控制电路　　　8.4.3　脉宽调速系统的特殊问题　　 习题与思考题 8.1 概 述 ????调速方法通常有机械的、电气的、液压的、气动的几种，仅就机械与电气调速方法而言，也可采用电气与机械配合的方法来实现速度的调节。电气调速有许多优点，如可简化机械变速机构，提高传动效率，操作简单，易于获得无极调速，便于实现远距离控制和自动控制，因此，在生产机械中广泛采用电气方法调速。由于直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，但是长期以来，直流调速系统一直占据垄断地位。当然，近年来，随着计算机技术、电力电子技术和控制技术的发展，交流调速系统发展很快，在许多场合正逐渐取代直流调速系统。但是就目前来看，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式。在我国许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动的场合，仍然广泛采用直流调速系统。而且，直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基础。因此，我们先着重讨论直流调速系统。 8.1.1直流电机的调速方法 ????根据第三章直流电机的基本原理，由感应电势、电磁转矩以及机械特性方程式可知，直流电动机的调速方法有三种：????（1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。????（2）改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。????（3）改变电枢回路电阻。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速