电气控制课件电机的电子控制.ppt

2023/2/20电机控制1电机的电子控制电机的电子控制2023/2/20电机控制27-1顺序控制器顺序控制器一、概述一、概述顺序控制器是介于固定程序的继电接触控制和电子计算机控制之间的一种具有使用简单，操作方便，通用性强，易于改变程序等优点的控制设备。二、逻辑组合式顺序控制器二、逻辑组合式顺序控制器2023/2/20电机控制37-1顺序控制器顺序控制器三、条件步进型顺序控制器三、条件步进型顺序控制器四、时间步进型顺序控制器四、时间步进型顺序控制器2023/2/20电机控制47-2可编程控制器可编程控制器(PLC)特点：特点：具有较高的工作可靠性和抗干扰能力；控制程序可变。具有很好的柔性；编程简单，控制功能丰富，使用方便；扩充方便，组合灵活，可构成各类控制系统；可将运行资料直接送入管理计算机，实现联网运行；设备体积小巧，维护方便，插件更换灵活。可编程控器系统构成图可编程控器系统构成图2023/2/20电机控制57-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制一、直流调速系统基础一、直流调速系统基础(一一)、直流电动机的调速方法、直流电动机的调速方法调速方法：调压调速调磁调速调阻调速 1、开环控制系统开环控制系统2023/2/20电机控制67-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制2、闭环控制系统、闭环控制系统2023/2/20电机控制77-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(三三)、有静差调速系统和无静差调速系统、有静差调速系统和无静差调速系统1、有静差调速系统、有静差调速系统2023/2/20电机控制87-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制2、无静差调速系统、无静差调速系统2023/2/20电机控制97-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(四四)、调速系统的静态性能指针、调速系统的静态性能指针静态性能指针是用来衡量调速系统静态品质好坏的指标。1、调速范围、调速范围DDnmax/nmin2、静差率、静差率SS1001002023/2/20电机控制107-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(五五)、调速系统的动态性能指标、调速系统的动态性能指标1、超调量、超调量2、上升时间、上升时间tr表示动态响应的快速性3、调节时间、调节时间ts调节时间又称过渡过程时间，它衡量系统整个调节过程的快慢。2023/2/20电机控制117-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制二、二、转速电流双闭环直流调速系统转速电流双闭环直流调速系统(一一)、比例、比例-积分积分(PI)调节器调节器1、原理、原理2023/2/20电机控制127-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制以、t=t1时，U0=U01代入上式，则得2023/2/20电机控制137-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(二二)、实用电路、实用电路2023/2/20电机控制147-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(三三)、系统组成、系统组成有两个反馈回路，构成两个闭环回路，故称双闭环由电流调节器ACR和电流检测反馈环节构成的电流环(又称副环)由速度调节ASR和转速检测反馈环节构成的速度环(又称主环)2023/2/20电机控制157-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(四四)、工作原理、工作原理1、电流调节器、电流调节器ACR的调节作用的调节作用电流环为由ACR和电流负反馈组成的闭环，主要作用是稳定电流电流环的自动调节过程电流环的自动调节过程2023/2/20电机控制167-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制2、速度调节器、速度调节器ASR的调节作用的调节作用速度环是由ASR和转速负反馈组成的闭环，它的主要作用是保持转速稳定，并最后消除转速静差。速度环的自动调节过程速度环的自动调节过程2023/2/20电机控制177-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(五五)、机械特性、机械特性双闭环直流调速系统的机械特性(挖土机特性)2023/2/20电机控制187-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制1、第一阶段、第一阶段(初期阶段初期阶段)速度调节器ASR的输出达限幅值(饱和状态)2、第二阶段、第二阶段(主要升速阶段主要升速阶段)电流保持接近最大值ImUSim/3、第三阶段、第三阶段(趋于稳定阶段趋于稳定阶段)速度调节器速度调节器起动过程的初、后期初、后期，处于调节状态中期中期，处于饱和状态电流调节器电流调节器始终处于调节状态(六六)、起动特性、起动特性2023/2/20电机控制197-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制特点：(1)具有良好的静特性(接近理想的“挖土机特性”)(2)具有较好的动态特性，起动时间短(动态响应快)，超调量也较小(3)系统抗扰动能力强，电流环能较好的克服电网电压波动的影响，速度环能抑制被它包围的各个环节扰动的影响，并最后消除转速偏差。(4)由两个调节器分别调节电流和转速。可以分别进行设计，分别调整(先调好电流环，再调速度环)，调整方便。2023/2/20电机控制207-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制二、直流电机可逆调速系统二、直流电机可逆调速系统(一一)、可逆调速系统主电路的接线形式、可逆调速系统主电路的接线形式1、电枢可逆电路、电枢可逆电路2、磁场可逆电路、磁场可逆电路2023/2/20电机控制217-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(二二)、可逆拖动的四种工作状态、可逆拖动的四种工作状态2023/2/20电机控制227-3直流电动机的电子控制直流电动机的电子控制(三三)、逻辑控制的无环流可逆调速系统的组成、逻辑控制的无环流可逆调速系统的组成2023/2/20电机控制23作业作业 1、在转速、电流双闭环直流调速系统中，转速调节器有哪些作用?输出限幅值应按什么要求来调整?电流调节器有哪些作用?其限幅值应如何整定?2、双闭环直流调速系统稳定运行时，两个PI调节器的输入偏差(给定与反馈之差)是多少?它们的输出电压是否为零?为什么?2023/2/20电机控制247-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制一、一、交流调速系统基础交流调速系统基础(1)同步速度同步速度n0恒定、调节转差率恒定、调节转差率S调压调速、斩波调速、转子串电阻调速、串级调速、滑差离合器调速属于耗能的低效调速方法属于耗能的低效调速方法(2)调节同步速度调节同步速度n0变极调速、变频调速属于高效率的调速方法属于高效率的调速方法2023/2/20电机控制257-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制一、一、三相异步电动机调压调速系统三相异步电动机调压调速系统(一一)、异步电动机调压调速的原理、异步电动机调压调速的原理机械特性机械特性普通异步电机机械特性高转子电阻异步电机机械特性2023/2/20电机控制267-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制(二二)、调压调速系统的组成、调压调速系统的组成转速闭环调压调速系统a)原理图；b)静特性2023/2/20电机控制277-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制(三三)、调压调速系统的特性分析、调压调速系统的特性分析调压调速时的静特性曲线a)开环特性；b)测速发电机特性；c)闭环控制特性2023/2/20电机控制287-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制一、一、三相异步电动机串级调速系统三相异步电动机串级调速系统(一一)、串级调速的基本工作原理、串级调速的基本工作原理绕线转子异步电动机串电阻调速绕绕线转子异步电动串级调速原理图2023/2/20电机控制297-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制(二二)、次同步晶间管串级调速系统的主电路及特性、次同步晶间管串级调速系统的主电路及特性2023/2/20电机控制307-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制转子侧的直流电压转子侧的直流电压Ud=SEd0-UMEd0为转子静止时的转子整流输出电压UM为电机内部压降逆变侧的直流电压逆变侧的直流电压U=E+USUS为电网侧逆变电路中的总压降直流回路电压方程直流回路电压方程Ud=U+ReIdRe为平波电抗器的电阻n=nS(1-S)=nS(1-K1cos-K2Id)2023/2/20电机控制317-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制(三三)、电流、速度双闭环串级调速系统、电流、速度双闭环串级调速系统2023/2/20电机控制327-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制一、一、三相异步电动机变频调速系统三相异步电动机变频调速系统(一一)、变频调速的基本控制方式、变频调速的基本控制方式E14.44f1W1kW1m1、基频以下调速、基频以下调速维持E1/f1常值U1E1，即维持U1/f1为常数(恒电压频率比)即可维持气隙磁通恒定低频时，E1较小，定子电阻压降的影响不能忽略，必须有意抬高U1加以补偿，才能近似维持E1/f1为常数。此时采用带低频定子电阻压降补偿的恒压频比控制2023/2/20电机控制337-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制2、基频以上调速、基频以上调速进入弱磁控制方式，作近似恒定功率运行3、机械特性、机械特性(1)恒电压频率比(U1/f1常数)控制(2)恒气隙电势频率比(E1f1常数)控制2023/2/20电机控制347-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制(二二)、变频调速系统的构成、变频调速系统的构成变频器的基本构成变频器的基本构成2023/2/20电机控制357-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制变频调速的闭环控制系统变频调速的闭环控制系统2023/2/20电机控制367-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制1、主回路、主回路2023/2/20电机控制377-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制2、控制回路、控制回路3、保护回路、保护回路(1)瞬时过电流保护(2)过载保护(3)再生过电压保护(4)瞬时停电保护(5)对地过电流保护(6)超频(超速)保护2023/2/20电机控制387-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制(三三)、矢量变换控制的变频调速系统、矢量变换控制的变频调速系统直流他激电动机转矩与电抠电流Ia的关系T=CTIa三相异步电动机转矩与转子电流I2的关系T=CTmI2cos2矢量变换控制的基本想法是要把交流电动机模拟成直流电动机，能够保直流电动机一样地进行控制，使其动态转矩能力和静态调速性能都能达到直流调速系统的水平。2023/2/20电机控制397-4异步电动机的电子控制异步电动机的电子控制矢量控制变频调速的构想示意图矢量控制变频调速的构想示意图2023/2/20电机控制40作业作业 P.141习题习题7-11