《直流电机调速》PPT课件.ppt

1,第五章电动机调速系统,第一节 概述 一、根据直流电机转速公式 可知有降电源电压，串电枢回路电阻，削弱励磁调速三种方式。 调压调速 恒转矩调速 弱磁调速 恒功率调速,2,1、几种常见的直流传动控制系统,晶闸管-电动机直流传动控制系统 晶体管-电动机直流脉宽调速系统 微型计算机控制的直流传动系统 其中晶闸管直流传动使用最为广泛,3,2、直流电动机的调速方法,有静差直流调速系统 转速负反馈 电压负反馈 带电流正反馈环节的电压负反馈 带电流截止负反馈环节的转速负反馈 无静差直流调速系统 转速单闭环 转速、电流双闭环 可逆直流调速系统 有环、无环,4,3、交流电机调速,调压调速控制加于电动机定子绕组的电压 串级调速控制附加在转子回路的电势； 变频调速控制定子的供电电压与频率,5,第二节 有静差直流调速系统,1、转速负反馈有静差直流电机调速系统,6,各器件作用,BR 测速发电机 Ug 给定电压 Uf 反馈电压 属于有偏差调速 转速有偏差，才有调节作用 偏差电压 （给定电压-反馈电压 ）,7,动作原理,Rp给定电压Ug转速反馈电压Uin偏差信号U= Ug Uin 放大 控制晶闸管触发角 调整输出电压（电动机电源电压） 负载变动 通过转速负反馈，让负载转矩引起的扰动减小 该系统只有P调节，属于有静差调节。,8,2、电压负反馈直流调速系统,见P153图5-4 反馈电压取至电枢电压 控制过程 可见系统的参考量是电枢电压，因为电机负载的增加引起电枢电压降落，但对于电流增大造成的电枢回路压降引起的转速变化没有补偿作用。,9,3、带电流正反馈环节的电压负反馈直流调速系统,见P154图5-5 负反馈电压取至电枢电压， 加入电流正反馈环节 控制过程 可见电流正反馈给系统偏差增加了同极性分量，有效补偿因为电机负载的增加电枢电流增大造成的电枢回路压降引起的转速变化 电流正反馈属于补偿校正,10,4、带电流截止负反馈环节的转速负反馈直流调速系统,见P155图5-7 负反馈电压取至电机转速， 加入电流截止负反馈保护环节 控制过程 电枢电流 转速负反馈 电枢电流 电流负反馈 自动限制电流环节，解决闭环反馈调速系统启动和堵转电流过大问题。 电流截止负反馈属于保护环节,11,电流负反馈的挖土机特性,正常工作时，转速负反馈起作用，有较硬的机械特性，当启动、制动、堵转及过载时，电流截止负反馈作用,说明：对一部分不允许短路的调速系统十分必要,12,第三节 无静差直流自动调速系统,特点： l实现转速的无静差调节； l动态响应较快； l满足一般生产机械对调速的要求。 注：a）由PI调节器组成速度调节器。 b）对于频繁处于正反转工作状态的生产机械，宜采用双闭环（或可逆）调速系统。 如：龙门刨床、可逆轧钢机（生产率，过渡时间，T动，I）。,13,1、转速单闭环无静差直流自动调速系统（单一的转速反馈环节）,14,特点,转速负反馈加积分作用的PI调节器 其中，R1、C1作为积分环节，起修正误差积累作用。 调速过程 直到 达到无静差,15,分析,调节过程中比例调节起主要作用，曲线上升，调节后期积分起主导作用，最后由积分完全消除误差。,16,2.转速、电流双闭环直流自动调速系统 （ 速度调节器 ASR外、增加电流调节器 ACR）,17,特点： 系统的静特性很硬，基本上无静差； 启动时间短，动态响应快； 系统的抗干扰能力强； 调整方便（先调电流环，再调速度环）； 应用广泛（在自动调速系统中）。,18,分析,启动： ASR输入值高，电机转速快速上升；ACR的积分作用同时使电流快速上升，电机启动； 电流保持恒定值，电机恒加速,ASR不起调节作用，ACR起主要调节作用； 转速上升到期望值，进入调节阶段，ASR的积分作用，出现超调，ACR给定值发生变化，进行电流调节 负载变动 与单闭环调节作用类似 转速环主环，稳速起主导作用，电流环副环，消除干扰以及偏差。,19,第四节 可逆直流调速系统（用在需要正反转场合）,1)电枢反接的可逆线路 2)励磁反接的可逆线路（用得较少）,20,环流不流过负载而只流过两组晶闸管电路的电流。 调速方式： l有环流调速（可控有环流） l无环流调速（逻辑无环流、错位无环流）,21,1、有环流的三相全控桥。 一般采用反并联连接。,接线方式： l反并联连接（一个交流电源供电） l交叉连接（两个独立的交流电源分别供电）,22,2、无环流可逆线路四象限运行。,23,四象限的状态, 电机正转，电动运行， VF整流， 电机正转回馈发电制动运行， VR逆变 电机反转，电动运行 VR整流 电机反转回馈发电制动运行 VF逆变,24,补充1 晶体管-电动机直流脉宽调速系统 （大功率晶体管）,25,26,与晶闸管直流调速系统比较： 1.主电路所需的功率元件少。 2.控制线路简单。 3.频带宽（动态响应速度和稳速精度等性能指标较好）。 如：晶体管脉宽调制（PWM）放大器的开关频率为1kHz3kHz； 晶闸管三相全控整流桥的开关频率为300Hz。 4. 电压放大系统不随输出电压而变化（低速性能较好， 调速范围很宽）。 5. 适用于中、小容量的调速系统（受最大电压、电流 限制）。,27,补充2： 微型计算机控制的直流传动系统,28,特点： 1.系统的硬件结构简单（单片机）； 2. 系统的（不同的）控制规律由（容易更改的）软件 实现（配备少量的接口电路）； 3.运算速度快； 4.可靠性高； 5.成本低； 6.具有保护、诊断和自检功能； 7.能实现数模混合控制或全数字量控制； 8.向集成化、小型化和智能化方向发展。,