02 1.1-1.2 直流调速系统用的可控直流电源&V-M系统主要问题.ppt

第1章 闭环控制的直流调速系统 1.1 直流调速系统用的可控直流电源1.2 V-M系统主要问题2023/4/4-主要内容-直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法可控直流电源可控直流电源旋转变流机组供电的直流调速系统旋转变流机组供电的直流调速系统静止式可控整流器供电的静止式可控整流器供电的V-MV-M系统系统晶闸管晶闸管电动机系统的主要问题电动机系统的主要问题2023/4/4一、直流电动机的调速方法一、直流电动机的调速方法 直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系可表示为：n-转速（r/min）；U-电枢电压（V）；I-电枢电流（A）；R-电枢回路总电阻（）；-励磁磁通（Wb）；Ke-由电机结构决定的电动势常数。对应三种调速方法2023/4/4 调节电动机转速有三种方法：调节电枢供电电压。对于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。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。减弱励磁磁通。减弱磁通能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。改变电枢回路电阻。改变电阻只能有级调速。2023/4/4二、可控直流电源二、可控直流电源旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机 组成机组，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可控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。-三种主要形式2023/4/4三、旋转变流机组供电的直流调速系统三、旋转变流机组供电的直流调速系统 图1：旋转变流机组供电的直流调速系统(G-M系统)原理图 励磁电流励磁电流设备名称设备名称工作过程工作过程机械特性机械特性2023/4/4图2：G-M系统的机械特性 2023/4/4四、静止式可控整流器供电的四、静止式可控整流器供电的V-MV-M系统系统 图3：晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）原理图 晶闸管可控整流器晶闸管可控整流器触发装置触发装置设备名称设备名称工作过程工作过程2023/4/4五、晶闸管五、晶闸管电动机系统的主要问题电动机系统的主要问题 VM系统本质上是带R、L、E负载的晶闸管可控整流电路，4个主要问题：1）触发脉冲相位控制；2）电流脉动及其波形的连续与断续；3）晶闸管电动机系统的机械特性；4）晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。2023/4/41）触发脉冲相位控制图4：V-M系统主电路的等效电路图 瞬时电压平衡方程式可以写成：E-E-电动机反电动势(V)；i id d-整流电流瞬时值(A)L-L-主电路总电感(H)；R-R-主电路等效电阻()q 对对ud0进行积分，进行积分，即得理想空载整流即得理想空载整流电压平均值电压平均值Ud0。Ud02023/4/4 一般的全控整流电路，当电流波形连续时，Ud0可以表示为：式中：触发脉冲控制角；Um 交流电源线电压峰值（V）；m交流电源一周内整流电压脉波数。n当当 0 0，整整流流状状态态，电电功功率率从从交交流侧输送到直流侧；流侧输送到直流侧；n当当 /2 max 时，时，Ud0 0，有源逆变有源逆变状态，电功率反向传送。状态，电功率反向传送。Ud02023/4/42）电流脉动及其波形的连续与断续 a.电感量大，且负载也足够大时，电流连续（脉动）b.电感量小，且负载轻时，电流断续图5：VM系统的电流波形抑制电流脉动的主要措施：设置平波电抗器；增加整流电路相数。2023/4/43）晶闸管电动机系统的机械特性 当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为 式中:-电机在额定磁通下的电动势系数。图6：电流连续时V-M系统的机械特性2023/4/4q当电流连续时，特性硬；q当电流断续时，特性很软，呈显著的非线性。cf.完整的V-M系统机械特性，分为电流连续区和电流断续区2023/4/44）晶闸管触发和整流装置的放大系数和 传递函数 n采用锯齿波触发器移相时的特性:考虑静态特性考虑动态过程2023/4/4考虑动态过程，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节。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-输出关系为：按拉氏变换的位移定理，晶闸管装置的传递函数为：考虑静态特性，求放大倍数:简 化2023/4/4 为了简化，将该指数函数按台劳级数展开：考虑到 Ts 很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一一阶惯性环节阶惯性环节。a)准确的 b）近似的晶闸管触发与整流装置动态结构框图 2023/4/4THE END2023/4/4