他励直流电动机的调速.ppt

直流电动机的PWM调速系统 无锡职院数控设备教研室 上节回顾 他激式直流电机的种类 永磁式直流伺服电机结构 直流伺服电机构成 直流伺服电机的电源特点 直流伺服电机的类型 直流电机的基本方程 静态方程是指电机稳态下的机械平衡方程，电压平衡方程。 直流电机的机械特性方程 他励直流电动机的调速 电力拖动系统的调速: 1)机械调速; 2)电气调速 他励直流电动机的调速 调速指标： 他励直流电动机的调速 D与δ%相互制约： 他励直流电动机的调速 3、调速的平滑性： 在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之比，为平滑系数 ： 他励直流电动机的调速 1、电枢回路串电阻调速 他励直流电动机的调速 优点：电枢串电阻调速设备简单，操作方便。 他励直流电动机的调速 2、降低电压调速 他励直流电动机的调速 优点：1）电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。 他励直流电动机的调速 3、减弱磁通调速 他励直流电动机的调速 优点： 恒转矩调速方式 电机长期运行时，电枢电流应小于额定值 IN，而电磁转矩 Te = Km? I 。 在调压调速范围内，励磁磁通不变，容许的输出转矩也不变，称作“恒转矩调速方式”。 恒功率调速方式 在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许输出转矩减小，而容许输出转矩与转速的乘积则不变，即容许功率不变，为“恒功率调速方式”。 两种调速方式 三种调速方法的性能与比较 改变电阻只能有级调速； 减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，在基速以上作小范围的弱磁升速。 调压调速能在较大的范围内无级平滑调速。 转速负反馈晶闸管直流调速系统 系统的组成 速度和电流双闭环直流调速系统 前面我们已经讲过，转速负反馈单闭环晶闸管直流调速系统是一种以存在偏差为前提并依据偏差对系统进行调节的系统，这种系统虽然可以用PI调节器来实现系统的无静差调速，但同时也给系统的带来了不利的影响。如前例中，动态响应中的上升时间和调节时间变长等问题。 然而在实际的生产过程中，有许多生产机械很大一部分时间是工作在过渡过程中。即它们被要求频繁地起动，或总是处于正反转切换状态。 因此为了提高生产效率，我们就要求这样的调速系统要有尽可能短的过渡过程。 为了解决调速系统无静差与快速响应之间的矛盾，及提高系统的过载能力，我们采用了速度和电流双闭环直流调速系统。 直流电动机PWM调速系统 直流脉宽调制电源 特点：电流脉动小，电枢电流容易连续，不用在主回路中串入大电感，仅靠电枢电感就可滤波。 系统低速特性稳定调整范围宽，且无需另加设备就可实现可逆调速。 元件只工作在开关状态，主电路损耗小，设备效率较高。 交流侧的功率因素和对电网的干扰都比晶闸管整流装置要好。 所谓脉宽调制变换器实际上就是一种直流斩波器。当电子开关在控制电路作用下按某种控制规律进行通断时，在电动机两端就会得到调速所需的、有不同占空比的直流供电电压Ud。 采用简单的单管控制时，脉宽电路被称作直流斩波器，后来逐渐发展成用各种脉冲宽度调制开关的控制电路，而这种器件则被称为是脉宽调制变换器（PWM-Pulse Width Modulation）。 不可逆调速 可逆调速 脉宽调制（PWM）调制变换器构成的电源供电系统 PWM变换器的直流电源通常由交流电网经不可控的二极管整流器产生，并采用大电容C滤，以获得恒定的直流电压，电容C同时对感性负载的无功功率起储能缓冲作用。 双极晶体管脉宽调制的直流调速系统框图 直流电机的控制方法 电机调速系统的作用 机床在加工过程中、需要按不同的加工要求，调整主轴的转速、进给速度。为保证工件表面质量和精度．求调速系统调速稳定．能迅速消除扰动(主要是负载和电枢电压波动)而引起的转速波动。要求系统具有足够的动态稳定性和快速性，使起动、制动、调速过程平稳迅速。 电机调速系统的基本结构1 直流电机调速系统 开环调速系统 电机调速系统的基本结2 直流电机调速系统 速度负反馈闭环调速系统（半闭环） 电机调速系统实例_1 (A) 直流伺服电机控制系统 速度负反馈闭环调速系统的结构 右图为一数控机床进给部件中的电机调速系统接线图 它是一个速度负反馈闭环调速系统 电机调速系统的基本结3 直流电机调速系统 速度负反馈闭环调速系统（闭环） 电机调速系统的基本结4 直流伺服电机控制系统 速度负反馈闭环控制系统的结构 位置—速度双闭环控制系统的结构 电机调速系统实例2 系统实例 系统实例 的物理意 义：当Usi为一定的情况下，由于电流调节器ACR的调节作用，整流装置的电流将