可控直流电源-电动机系统复习

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1、运动控制系统--复习基本概念例题习题时间安排10/8/20211第1章直流调速系统直流电动机的调速方法直流电动机转速和其它参量之间的稳态关系可表示为：－转速（r/min）－电枢电压(V)－电枢电流(A)－电枢回路总电阻(Ω)－励磁磁通（Wb）－由电机结构决定的电动势常数。式中：10/8/20212第1章直流调速系统调节直流电动机的转速的方法改变电枢回路电阻调速法减弱磁通调速法调节电枢电压调速法10/8/20213第1章直流调速系统三种调速方法之比较改变电枢回路电阻调速只能对电动机转速作有级的调节，转速的稳定性差，调速系统效率低。减弱磁通调速能够实现平滑调速，但只能在基速（额定转速）以上的范

2、围内调节转速。10/8/20214第1章直流调速系统调节电枢电压调速所得到的人为机械特性与电动机的固有机械特性平行，转速的稳定性好，能在基速（额定转速）以下实现平滑调速。直流调速系统往往以调压调速为主，只有当转速要达到基速以上时才辅以弱磁调速。10/8/20215第1章直流调速系统第1章可控直流电源-电动机系统内容提要：相控整流器-电动机调速系统直流PWM变换器-电动机系统调速系统性能指标10/8/20216第1章直流调速系统1.1相控整流器-电动机系统（简称V-M系统）直流调速系统的硬件结构至少包含了两个部分：调节直流电动机电枢电压的直流电源被调节转速的直流电动机可控直流电源主要有两大类

3、，第一类是相控整流器，它把交流电源直接转换成可控的直流电源。10/8/20217第1章直流调速系统1.1.1相控整流器图1－4相控整流器-电动机调速系统原理图VT—晶闸管可控整流器GT-触发装置10/8/20218第1章直流调速系统晶闸管可控整流器的优缺点功率放大倍数高晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用电子控制。响应速度快晶闸管的控制作用是毫秒级的，系统的动态性能得到了很大的改善。调速方便经济可靠优点：10/8/20219第1章直流调速系统晶闸管可控整流器的优缺点可逆运行有困难由于晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运行带来困难。要有保护措施晶闸管对过电压、过电流

4、和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损坏晶闸管。由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近用电设备，造成电力公害。需要在电网中增设无功补偿装置和谐波滤波装置。缺点：10/8/202110第1章直流调速系统1.1.2相控整流器-电动机系统的特殊问题1．触发脉冲相位控制在如图可控整流电路中，调节触发装置GT输出脉冲的相位，即可很方便地改变可控整流器VT输出瞬时电压ud的波形，以及输出平均电压Ud的数值。问题：可控硅导通、关断的条件是什么？OOOOO10/8/202111第1章直流调速系统式中—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=R

5、rec+Ra+RLEidLR瞬时电压平衡方程10/8/202112第1章直流调速系统式中:—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。Umm整流电压的平均值计算10/8/202113第1章直流调速系统表1-1不同整流电路的整流电压值---整流变压器二次侧额定相电压的有效值-----=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——整流电压的平均值。10/8/202114第1章直流调速系统整流与逆变状态当0<</2时，Ud0>0，晶闸管装置处于整流状态，电功率从交流侧输送

6、到直流侧；当/2<<max时，Ud0<0，装置处于有源逆变状态，电功率反向传送。为避免逆变颠覆，应设置最大的移相角限制。相控整流器的电压控制曲线如下图10/8/202115第1章直流调速系统相控整流器的电压控制曲线O逆变颠覆限制通过设置控制电压限幅值，来限制最大触发角。10/8/202116第1章直流调速系统2．电流脉动及其波形的连续与断续输出电流是脉动电流交流电源一周内存在的脉波数m与整流电路的形式相关由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况电枢电流平均值Id由负载转矩决定10/8/202117第1章直流调速系统在Id上升阶段，电感储能；在Id下降阶段，电感中的能量将释放

7、出来维持电流连续。电流连续的条件:V-M系统主电路电感足够大或负载足够大图1－5V-M系统的电流波形(a)电流连续10/8/202118第1章直流调速系统图1－5V-M系统的电流波形（b）电流断续当负载电流较小或电感较小时，电感中的储能较少，等到Id下降到零时，造成电流波形断续。电流断续产生的问题：脉动电流产生脉动的转矩，对生产机械不利脉动电流（谐波电流）流入电网，对电网不利，同时也增加电机的发热。10/8/202119