电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt1-1直流拖动控制系统.ppt

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1、直流拖动控制系统电力拖动自动控制系统第1篇1第1篇的主要内容一、闭环控制的直流调速系统二、转速、电流双闭环直流调速系统三、直流调速系统的数字控制四、可逆调速系统和位置随动系统2本节要点：1.三种用于电气传动自动控制系统的可控直流电源的优劣比较。2.在直流调速系统中主要采用变电压调速。3.介绍目前应用最广泛的是晶闸管可控整流器（《电力电子技术》课程中学过）。4.晶闸管-电动机系统（V-M系统）由哪些环节组成？3引言直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成

2、熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。4直流电动机稳态表达式式中:—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）,—电动势常数。5调节电动机转速的三种方法：（1）调节电枢供电电压U；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻R。6（1）调压调速工作条件：保持励磁=N；保持电阻R=Ra调节过程：改变电压UNUUn，n0调速特性：转速下降，机械特性曲线平行下移。7（2）调阻调速工作条件：保持励磁=N；保持电压U=U

3、N；调节过程：增加电阻RaRRn，n0不变；调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。8（3）调磁调速nn0OTeTLN123nNn1n2n3调磁调速特性曲线工作条件：保持电压U=UN；保持电阻R=Ra；调节过程：减小励磁Nn，n0调速特性：转速上升，机械特性曲线变软。9第1章闭环控制的直流调速系统本章着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。10本章提要1.1直流调速系统用的可控直流电源1.2晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题1.3直流脉宽调速系统的主要问题1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计1.5反馈控制闭环直流调

4、速系统的动态分析和设计1.6比例积分控制规律和无静差调速系统111.1.1旋转变流机组图1.1G-M系统12G-M系统工作原理由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流if即可改变其输出电压U，从而调节电动机的转速n。这样的调速系统简称G-M系统，国际上通称Ward-Leonard系统。13G-M系统特性141.1.2静止式可控整流器图1-3晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）15V-M系统工作原理晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统，又称静止的Ward-Leonard系统），图中VT

5、是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。16V-M系统的特点(与G-M系统相比较)晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。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晶体管来控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。在控制作用的快速性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将大大提高系统的动态性能。17V-M系统的问题由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。晶闸管对过电压、过电流和过高的du

6、/dt与di/dt都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”。181.1.3直流斩波器或脉宽调制变换器在干线铁道电力机车、工矿电力机车、城市有轨和无轨电车和地铁电机车等电力牵引设备上，常采用直流串励或复励电动机，由恒压直流电网供电，过去用切换电枢回路电阻来控制电机的起动、制动和调速，在电阻中耗电很大。19为了节能，并实行无触点控制，现在多用电力电子开关器件，如快速晶闸管、GTO、IGBT等。采用简单的单管控制时，称作直流斩波器，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，脉宽调制变换器（P

7、WM-PulseWidthModulation）。201.直流斩波器的基本结构图1-5直流斩波器-电动机系统的原理图和电压波形212.斩波器的基本控制原理在原理图中，VT表示电力电子开关器件，VD表示续流二极管。当VT导通时，直流电源电压Us加到电动机上；当VT关断时，直流电源与电机脱开，电动机电枢经VD续流，两端电压接近于零。如此反复，电枢端电压波形如图1-5b，好像是电源电压Us在ton时间内被接上，又在T–ton时间内被斩断，故称“斩波”。22这样，电动机得到的平均电压为3.输出电压计算(1-2)式中T—晶闸管的开关周期