闭环控制的直流调速系统月日学习教案

会计学1闭环控制的直流调速系统闭环控制的直流调速系统(xtng)月日月日第一页，共62页。第2页/共62页第1页/共62页第二页，共62页。直流电机及调速系统直流电机及调速系统(xtng)第3页/共62页第2页/共62页第三页，共62页。直流电机工作直流电机工作(gngzu)原理原理n 从图中可以看出，接入直流电源以后，电刷A为正极性，电刷B为负极(fj)性。电流从正电刷A经线圈ab、cd，到负电刷B流出。根据电磁力定律，在载流导体与磁力线垂直的条件下，线圈每一个有效边将受到一电磁力的作用。电磁力的方向可用左手定则判断，伸开左手，掌心向着N极，4指指向电流的方向，与4指垂直的拇指方向就是电磁力的方向。在图示瞬间，导线ab与dc中所受的电磁力为逆时针方向，在这个电磁力的作用下，转子将逆时针旋转即图中S的方向。第4页/共62页第3页/共62页第四页，共62页。直流电机工作直流电机工作(gngzu)原理原理随着(su zhe)转子的转动，线圈边位置互换，这时要使转子连续转动则应使线圈边中的电流方向也加以改变要进行换向。由于换向器与静止电刷的相互配合作用，线圈不论转到何处，B刷h始终与运动到N极下的线圈边相接触，而电极A始终与运动到S极下的线圈边相接触这就保证了电流总是经电刷经N极下导体流入，再沿S极导体经电刷B流出。因而电磁力和电磁转矩的方向始终保持不变，使电机沿逆时针方向连续转动。第5页/共62页第4页/共62页第五页，共62页。电磁式直流电机的种类电磁式直流电机的种类(zhngli)第6页/共62页第5页/共62页第六页，共62页。第7页/共62页第6页/共62页第七页，共62页。顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。第8页/共62页第7页/共62页第八页，共62页。eKIRUnq 直流调速方法直流调速方法(fngf)nUIRKe式中 转速（r/min）； 电枢电压（V）； 电枢电流（A）； 电枢回路总电阻（ ）； 励磁磁通（Wb）； 由电机结构决定的电动势常数。（1-1）第9页/共62页第8页/共62页第九页，共62页。（3）改变电枢回路电阻 R。第10页/共62页第9页/共62页第十页，共62页。nn0OIILUNU 1U 2U 3nNn1n2n3调压调速特性曲线第11页/共62页第10页/共62页第十一页，共62页。nn0OIILR aR 1R 2R 3nNn1n2n3调阻调速特性曲线第12页/共62页第11页/共62页第十二页，共62页。nn0OTeTL N 1 2 3nNn1n2n3调磁调速特性(txng)曲线第13页/共62页第12页/共62页第十三页，共62页。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。第14页/共62页第13页/共62页第十四页，共62页。第15页/共62页第14页/共62页第十五页，共62页。第16页/共62页第15页/共62页第十六页，共62页。第17页/共62页第16页/共62页第十七页，共62页。第18页/共62页第17页/共62页第十八页，共62页。第19页/共62页第18页/共62页第十九页，共62页。开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。第20页/共62页第19页/共62页第二十页，共62页。图1-1旋转变流机组供电(n din)的直流调速系统（G-M系统） 第21页/共62页第20页/共62页第二十一页，共62页。这样的调速系统简称G-M系统，国际上通称Ward-Leonard系统。第22页/共62页第21页/共62页第二十二页，共62页。n第I象限第IV象限OTeTL-TLn0n1n2第II象限第III象限图1-2 G-M系统机械特性第23页/共62页第22页/共62页第二十三页，共62页。图1-3 晶闸管可控整流器供电(n din)的直流调速系统（V-M系统） 第24页/共62页第23页/共62页第二十四页，共62页。第25页/共62页第24页/共62页第二十五页，共62页。第26页/共62页第25页/共62页第二十六页，共62页。第27页/共62页第26页/共62页第二十七页，共62页。第28页/共62页第27页/共62页第二十八页，共62页。a）原理图b）电压波形图tOuUsUdTton控制电路控制电路M图1-5 直流斩波器-电动机系统(xtng)的原理图和电压波形 第29页/共62页第28页/共62页第二十九页，共62页。这样，电动机得到(d do)的平均电压为ssondUUTtU(1-2)式中 T 晶闸管的开关周期(zhuq)； ton 开通时间； 占空比， = ton / T = ton f ；其中 f 为开关频率。第30页/共62页第29页/共62页第三十页，共62页。Width Modulation）。第31页/共62页第30页/共62页第三十一页，共62页。混合型。第32页/共62页第31页/共62页第三十二页，共62页。动态抗扰能力强；第33页/共62页第32页/共62页第三十三页，共62页。第34页/共62页第33页/共62页第三十四页，共62页。返回目录返回目录第35页/共62页第34页/共62页第三十五页，共62页。第36页/共62页第35页/共62页第三十六页，共62页。输出瞬时电压 ud 的波形，以及输出平均电压 Ud 的数值。a)u1TVTRLu2uVTudidu20t12tttttug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+ + +OOOOO第37页/共62页第36页/共62页第三十七页，共62页。Ud0IdE载瞬时值ud0 和平均值 Ud0 来表示，相当于用图示的等效电路代替实际的整流电路。图1-7 V-M系统(xtng)主电路的等效电路图 第38页/共62页第37页/共62页第三十八页，共62页。 式中 电动机反电动势； 整流电流瞬时值； 主电路总电感； 主电路等效电阻；且有 R = Rrec + Ra + RL；EidLRtiLRiEuddddd0(1-3)第39页/共62页第38页/共62页第三十九页，共62页。() 可用下式表示第40页/共62页第39页/共62页第四十页，共62页。 式中 从自然换相点算起的触发脉冲控制角； = 0 时的整流电压波形峰值； 交流电源一周内的整流电压脉波数；对于不同的整流电路，它们的数值如表1-1所示。Ummcossinmd0mUmU(1-5)第41页/共62页第40页/共62页第四十一页，共62页。* U2 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。第42页/共62页第41页/共62页第四十二页，共62页。第43页/共62页第42页/共62页第四十三页，共62页。图1-9 V-M系统的电流(dinli)波形a）电流连续b）电流断续OuaubucudOiaibicictEUdtOuaubucudOiaibicicEUdudttudidid第44页/共62页第43页/共62页第四十四页，共62页。采用多重化技术。第45页/共62页第44页/共62页第四十五页，共62页。mind287. 2IUL mind246. 1IUL mind2693. 0IUL（1-6）（1-8）（1-7）第46页/共62页第45页/共62页第四十六页，共62页。 当电流(dinli)连续时，V-M系统的机械特性方程式为 式中 Ce = KeN 电机在额定磁通下的电动势系数。式（1-9）等号右边 Ud0 表达式的适用范围如第1.2.1节中所述。)cossin(1)(1dmed0deRImUmCRIUCn（1-9）第47页/共62页第46页/共62页第四十七页，共62页。图1-10 电流(dinli)连续时V-M系统的机械特性 n = Id R / CenIdILO第48页/共62页第47页/共62页第四十八页，共62页。 当电流断续时，由于非线性因素，机械特性方程要复杂得多。以三相半波整流电路构成的V-M系统为例，电流断续时机械特性须用下列方程组表示 (1-10) (1-11)式中 ； 一个电流脉波的导通角。2)6cos()6cos(2232e2dnUCRUI)e1 (e )6sin()6sin(cos2ctgectg2CUnRLarctg第49页/共62页第48页/共62页第四十九页，共62页。连续区的分界线。第50页/共62页第49页/共62页第五十页，共62页。图1-11 完整的V-M系统机械(jxi)特性第51页/共62页第50页/共62页第五十一页，共62页。第52页/共62页第51页/共62页第五十二页，共62页。第53页/共62页第52页/共62页第五十三页，共62页。 晶闸管触发(chf)和整流装置的放大系数可由工作范围内的特性率决定，计算方法是cdsUUK图1-13 晶闸管触发与整流装置的输入(shr)-输出特性和的测定 (1-12)第54页/共62页第53页/共62页第五十四页，共62页。 晶闸管触发(chf)和整流装置的放大系数估算第55页/共62页第54页/共62页第五十五页，共62页。u2udUctt10Uc1Uc21tt00022Ud01Ud02TsOOOO图1-14 晶闸管触发与整流装置的失控(sh kn)时间第56页/共62页第55页/共62页第五十六页，共62页。 （2）最大失控时间(shjin)计算式中 交流电流频率； 一周内整流电压的脉冲波数。fmmfT1maxs第57页/共62页第56页/共62页第五十七页，共62页。 相对于整个系统的响应时间来说，Ts 是不大的，在一般情况下，可取其统计平均值 Ts = Tsmax /2，并认为是常数。也有人(yu rn)主张按最严重的情况考虑，取Ts = Tsmax 。表1-2列出了不同整流电路的失控时间。表1-2 各种整流(zhngli)电路的失控时间（f =50Hz）第58页/共62页第57页/共62页第五十八页，共62页。 用单位阶跃函数表示滞后，则晶闸管触发与整流装置的输入-输出关系(gun x)为按拉氏变换的位移定理，晶闸管装置的传递函数为（1-14）)( 1scs0dTtUKUsTKsUsUsWse)()()(sc0ds第59页/共62页第58页/共62页第五十九页，共62页。33s22ssssss! 31! 211ee)(sssTsTsTKKKsWsTsT第60页/共62页第59页/共62页第六十页，共62页。sTKsWsss1)(第61页/共62页第60页/共62页第六十一页，共62页。sTsseKUc(s)Ud0(s)1sTKssUc(s)Ud0(s)(a) 准确的（b） 近似的图1-15 晶闸管触发与整流装置动态结构图ssss返回目录返回目录第62页/共62页第61页/共62页第六十二页，共62页。