第2章(电力拖动控制系统).ppt

* 第2章 直流电动机V-M不可逆调速系统 2.1 直流调速系统概述 直流调速系统的优缺点： 缺点——带有机械换向装置，即有换向器和电刷，运行时会产生火化和电磁干扰，电刷易磨损需维护、更换。 1)直流调速系统仍有应用； 2）直流电机各参数、变量之间的关系几乎都是简单明了的线性函数关系 ，数学模型较为简单、准确，控制系统在理论上和实践上都比较成熟、经典 ，是拖动控制的基础。 优点——调速性能好、控制性能好、起制动性能好； 学习直流调速系统的理由： 2.1.1 直流调速系统的类型 1．直流调速系统的主导调速方法 (1) 改变电枢回路电阻——电枢回路串电阻调速；自控系统不用 (2) 调节电抠供电电压——变压调速； 主导调速方法 (3) 减弱励磁磁通——------弱磁调速。 辅助调速方法 2．直流调速系统主电路——可调压的直流电源 常用的有： (1) G-M系统 (发电机-电动机系统) (2) V-M系统 (可控整流器 -电动机系统) (3) 直流脉宽调制（PWM）系统 (斩波器 -电动机系统) 3．直流调速系统的控制方式 主电路构成不同，控制方法不同 ：移相控制、PWM控制等 闭环控制方式 开环控制 闭环控制 单闭环 速度环 双闭环 速度环和电流环 多环控制 加位置环等 电机调速系统中通常为： 4．工作象限 a）单象限运行 b)电压可反向的二象限运行 c) 电流可反向的二象限运行 2.1.2 G-M系统 系统原理图 控制原理、控制思路 制动时的能量传递关系 工作原理 工作象限 优点：特性好，平稳 系统原理图 50年代曾广泛地使用，目前仍有应用 缺点：设备多、体积大、费用高、效率低 机械特性 2.1.3 V-M系统 系统构成 控制思路 制动时的能量传递关系 控制原理 工作象限 优点：静止装置、经济、可靠 触发装置GT 缺点：功率因数低、对电网谐波污染 V-M系统 是70～90年代直流调速系统的主要形式 2.1.4 直流脉宽调制（PWM）系统 a）原理电路图 b）斩波器输出电压波形 原理电路图 制动时的能量传递关系 工作象限 优缺点 a)单管电路 b)双管电路 c)双管电路 d)H型桥式电路 控制思路 控制原理 2.2 V-M系统的机械特性 2.2.1 电流连续时的机械特性 1．可控整流装置的输出电压 2.34U2 6 三相桥式 1.17U2 3 三相半波 0.9U2 2 单相桥式 Ud0m Um m 不计换流时 计及LC换流及内阻影响时 2．电压平衡方程式 等效电路 3．V-M系统电流连续时的机械特性 机械特性方程式为： 理想空载转速n0，控制角增大时n0下降 控制角变化时斜率不变， 为： ∵是一组平行下移的直线 记作： 2.2.2 电流断续时的机械特性 以三相半波整流电路为例 1．理想空载转速 ：输出电压的峰值相同，有同一个实际理想空载转速 2．电流断续时机械特性曲线的斜率 3．电流断续区域范围 4．电流断续时的机械特性曲线 与电抗器电感量的大小有关 工程上一般取 时， 随着电流减小，回路的等效电阻增大，斜率增大 电流连续时 电流断续时 ：输出电压的峰值随α增大而下降，空载转速下降 2.3 开环V-M调速系统及调速指标 2.3.1 开环V-M调速系统 系统的最终控制对象是电动机转轴上的转速n。该电力拖动系统是一个开环控制的调速系统。 1．系统原理图 “ ”符号的含意 同步移相触发电路 GT 2．稳态结构图 稳态结构图——表明自动控制系统在稳态运行时，其各个环节之间的输入量与输出量之间数学关系的结构框图 α在30°～120°的范围内 对触发装置与可控整流桥整体来说，看成是一个线性放大环节，放大系数是 。 1) 求 与 的关系 对同步移相信号为正弦波（正弦波幅值为Um）的触发电路 对直流电动机，稳态时有 2) 求 与 n 的关系 稳态结构图 对同步移相信号为锯齿波的触发电路 （锯齿波起点幅值-Um，终点幅值Um