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转速反馈控制的直流调速系统讲述.ppt

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第1篇 直流调速系统 电力拖动自动控制系统 —运动控制系统 直流电动机的稳态转速 式中 n——转速(r/min); U——电枢电压(V); I——电枢电流(A); R——电枢回路总电阻(Ω); φ——励磁磁通(Wb); Ke ——由电机结构决定的电动势常数。 第2章 转速反馈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 内 容 提 要 直流调速系统用的可控直流电源 稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性 转速反馈控制的直流调速系统 直流调速系统的数字控制 转速反馈控制直流调速系统的限流保护 转速反馈控制直流调速系统的仿真 2.1 直流调速系统用的可控直流电源 晶闸管整流器-电动机系统 直流PWM变换器-电动机系统 2.1.1 晶闸管整流器-电动机系统 图2-1 晶闸管整流器-电动机调速系统(V-M系统)原理图 在理想情况下,Ud和Uc之间呈线性关系: (2-1) 式中, Ud——平均整流电压, Uc ——控制电压, Ks——晶闸管整流器放大系数。 1.触发脉冲相位控制 调节控制电压Uc, 移动触发装置GT输出脉冲的相位, 改变可控整流器VT输出瞬时电压ud的波形,以及输出平均电压Ud的数值。 (2-2) 式中 E——电动机反电动势(V); id——整流电流瞬时值(A); L——主电路总电感(H); R——主电路总电阻(Ω), ; 图2-2 V-M系统主电路的等效电路图 对于一般的全控整流电路,当电流波形连续时, 可用下式表示 (2-3) 式中,α——从自然换相点算起的触发脉冲控制角; Um——α=0时的整流电压波形峰值; m——交流电源一周内的整流电压脉波数。 整流电路 单相全波 三相半波 三相桥式(全波) m 2 3 6 表2-1不同整流电路的整流电压波峰值、脉冲数及平均整流电压 2.电流脉动及其波形的连续与断续 在整流变压器二次侧额定相电压u2的瞬时值大于反电动势E时,晶闸管才可能被触发导通。 导通后如果u2降低到E以下,靠电感作用可以维持电流id继续流通。 由于电压波形的脉动,造成了电流波形的脉动。 图2-3 带负载单相全控桥式整流电路的输出电压和电流波形 在Id上升阶段,电感储能; 在Id下降阶段,电感中的能量将释放出来维持电流连续。 图2-4 V-M系统的电流波形 (a) 电流连续 图2-4 V-M系统的电流波形 (b)电流断续 当负载电流较小时,电感中的储能较少, 等到Id下降到零时,造成电流波形断续。 抑制电流脉动的措施 (1)增加整流电路相数,或采用多重化技术; (2)设置电感量足够大的平波电抗器。 3.晶闸管整流器-电动机系统的机械特性 当电流波形连续时,V-M系统的机械特性方程式为 (2-7) 式中,Ce——电动机在额定磁通下的电动势 系数 图2-5 电流连续时V-M系统的机械特性 图2-6 V-M系统机械特性 在电流连续区,显示出较硬的机械特性; 在电流断续区,机械特性很软,理想空载转速翘得很高。 当电流断续时,由于非线性因素,机械特性方程要复杂得多。 电流断续区与电流连续区的分界线是 的曲线,当 时,电流便开始连续了。 ——一个电流脉波的导通角。 4.晶闸管触发和整流装置的放大系数 和传递函数 晶闸管触发电路和整流电路的特性是非线性的。 在设计调速系统时,只能在一定的工作范围内近似地看成线性环节, 得到了它的放大系数和传递函数后,用线性控制理论分析整个调速系统。 放大系数的计算 图2-7 晶闸管触发与整流装置的输入输出特性和Ks的测定 (2-12) 晶闸管触发和整流装置的输入量是ΔUc,输出量是ΔUd,晶闸管触发和整流装置的放大系数Ks可由工作范围内的特性斜率决定 。 如果没有得到实测特性,也可根据装置的参数估算。 失控时间和纯滞后环节 滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。 失控时间是个随机值。 最大失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间,它与交流电源频率和晶闸管整流器的类型有关。 图2-8 晶闸管触发与整流装置的失控时间 最大失控时间 (2-13) 平均失控时间 式中,f ——交流电源频率(Hz
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