第一章 1可控直流电源ppt课件.ppt

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1、电气传动控制系统ElectricalDriveControlSystem主讲教师：荣智海东华大学自动化系，办公室学院2号楼216email:rongzhhdhu.edu电子教案：rongzhihai.dhugmail密码：8888888888(10个8)直流拖动控制系统电力拖动自动控制系统第1篇内容提要直流调速方法直流调速电源直流调速控制引言直流电动机优点：良好的起、制动性能在大范围内平滑调速直流拖动控制系统在理论上和实践成熟，从控制的角度来看，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

2、系统。根据直流电机转速方程直流调速方法nUIRKe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）三种方法调节电动机的转速(1)调节电枢供电电压U(2)改变电枢回路电阻R(3)减弱励磁磁通各自的工作条件和特点…（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。nn0OIILUNU1U2U3nNn1n2n3调压调速特性曲线（2）调阻调速工作条

3、件：保持励磁=N；保持电压U=UN；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。nn0OIILRaR1R2R3nNn1n2n3调阻调速特性曲线（3）调磁调速工作条件：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。nn0OTeTLN123nNn1n2n3调磁调速特性曲线三种调速方法的性能与比较对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑

4、调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。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。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1.1直流调速系统用的可控直流电源根据前面分析，调压调速是直流调速系统

5、的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。本节介绍几种主要的可控直流电源。常用的可控直流电源有以下三种旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。1.1.1旋转变流机组由原动机M3~（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

6、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。G-M系统特性I—正向电动；II—正向制动III—反向电动；IV—反向制动n第I象限第IV象限OTeTL-TLn0n1n2第II象限第III象限图1-2G-M系统机械特性G-M系统优缺点优点：很容易实现四象限运行缺点：设备多(至少包含两台与调速电动机相当的旋转电机，以及一台励磁发电机)、体积大、费用高、效率低、噪音、安装维护…60年代以前广泛使用1.1.2静止式可控整流器发展历程：离子拖动系统闸流管(容量小)汞弧整流器(污染)

7、电子拖动系统(晶闸管)1.1.2静止式可控整流器晶闸管-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。V-M系统的特点与G-M系统相比较，晶闸管整流装置在：经济性和可靠性上都有很大提高，技术性能上也显示出较大的优越性：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。快速性：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

8、，这将大大提高系统的动态性能。V-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dV/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。保护