运动控制系统复习要点.pptx

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1、2.2.1 1 稳态调速性能指标稳态调速性能指标调速范围调速范围D D、静差率、静差率s s。及与转速降落。及与转速降落nnN N的关系。的关系。2.1.12.1.1开环系统性能指标开环系统性能指标2.1.22.1.2转速闭环系统结构框图及控制器放大倍数计算转速闭环系统结构框图及控制器放大倍数计算2.1.32.1.3闭环系统性能指标闭环系统性能指标 开环不满足调速要求：在开环系统的基础上加转速反馈和开环不满足调速要求：在开环系统的基础上加转速反馈和控制器，构成转速闭环系统，通过设计控制器放大倍数，达到控制器，构成转速闭环系统，通过设计控制器放大倍数，达到所需性能指标。所需性能指标。第1页/共4

2、0页第2页/共40页1、调速范围（调速）生产机械要求电动机提供的最高转速nmax和最低转速nmin之比称为调速范围，用字母D表示，即nmax和nmin是电动机在额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的最高和最低转速。第3页/共40页2、静差率s（稳速）当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落nN与理想空载转速n0之比：（2-29）一个系统的静差率指标是最低转速时的静差率第4页/共40页例题2-2 某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW，220V，305A，1000r/min，采用V-M系统，主电路总电阻R=0.18

3、，电动机电动势系数Ce=0.2Vmin/r。如果要求调速范围D=20，静差率s5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降nN最多能有多少？第5页/共40页解当电流连续时，V-M系统的额定速降为如要求D=20，s5%，要求 nN 为即转速降落最多为2.63，所以原开环系统不满足要求。6第6页/共40页闭环系统的稳态结构框图第7页/共40页 （2-48）（2-49）（2-50）第8页/共40页 例题2-3：在例题2-2中，龙门刨床要求D=20，s5%，已知 Ks=30,=0.015Vmin/r，Ce=0.2Vmin/r，采用比例控制闭环调速系统满足上述要求时，比例放大器的放大系数

4、应该有多少？第9页/共40页第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统 转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性 转速、电流反馈控制直流调速系统的动态数学模型 转速、电流反馈控制直流调速系统调节器的工程设计方法 第10页/共40页1起动过程分析 1)稳态结构图和静特性第11页/共40页2）起动过程第12页/共40页第阶段：电流上升阶段（0t1）:n在t=0时，系统突加阶跃给定信号Un*，在ASR和ACR两个PI调节器的作用下，Id很快上升，在Id上升到Idl之前，电动机转矩小于负载转矩，转速为零n当 Id IdL 后，电机开始起动，由于IdIdL，电动机仍处于加速过程，使n超过了n*，称之

5、为起动过程的转速超调。n转速的超调造成了Un u ud0rd0r 的情况，从而仍能产生环流，这类因为瞬时的情况，从而仍能产生环流，这类因为瞬时的电压差而产生的环流被称为瞬时脉动环流。的电压差而产生的环流被称为瞬时脉动环流。为了抑制瞬时脉动环流，可在环流回路中串入电抗器，为了抑制瞬时脉动环流，可在环流回路中串入电抗器，叫做环流电抗器，或称均衡电抗器叫做环流电抗器，或称均衡电抗器第24页/共40页2逻辑控制的无环流可逆V-M系统当可逆系统中一组晶闸管工作时，不论是整流工作还是逆变工作，用逻辑关系控制使另一组处于完全封锁状态，彻底断开环流的通路，确保两组晶闸管不同时工作。第25页/共40页1）V-M

6、系统制动过程的三个阶段：(1)本组逆变阶段、它组整流阶段、它组逆变阶段第26页/共40页 发出停车指令后，进入电动机制动过程中的正向电流衰减阶段：本组VF组由整流状态很快变成f=min的逆变状态；它组VR组由待逆变状态转变成待整流状态。电动机反电动势E极性未变，迫使Id迅速下降。大部分能量通过本组回馈电网，所以称作“本组逆变阶段”。第27页/共40页（2）它组整流阶段（）当主电路电流下降过零时，本组逆变终止，转到它组VR工作，开始通过它组制动；在它组整流电压Udor和反电动势E的同极性的情况下，反向电流很快增长，电机处于反接制动状态，称作“它组反接制动阶段”。第28页/共40页3它组逆变阶段（

7、）ACR调节器退饱和的唯一途径是反向电流Idm的超调；ACR的控制目标是维持Id=Idm。由于ACR是型系统，所以系统做不到无静差，而是接近于 -Idm。电动机在恒减速条件下回馈制动，把属于机械能的动能转换成电能，其中大部分通过VR逆变回馈电网，称作“它组逆变阶段”或“它组回馈制动阶段”。第29页/共40页第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统 第30页/共40页1、电压空间矢量1）空间矢量的定义:交流电动机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，如果考虑到它们所在绕组的空间位置，可以定义为空间矢量。2)三相逆变器电压空间矢量6个扇区3）理解电压空间矢量表的推导第31页/共40页2、异

8、步电动机变压变频调速1）基频以下变压变频调速基本原理l当异步电动机在基频(额定频率)以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果磁通过大，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电机。l最好是保持每极磁通量为额定值不变。第32页/共40页2）基频以下电压补偿控制方式及其机械特性恒定子磁通控制、恒气隙磁通控制、恒转子磁通控制a)a)恒压频比控制恒压频比控制b)b)恒定子磁通控制恒定子磁通控制c)c)恒气隙磁通控制恒气隙磁通控制d)d)恒转子磁通控制恒转子磁通控制第33页/共40页3）比较l恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬

9、度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。l恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。l恒定子磁通和恒气隙磁通的控制方式虽然改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。l恒转子磁通控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性，性能最佳。第34页/共40页第6章基于动态模型的异步电动机调速系统 第35页/共40页三相异步电动机坐标变换三相-两相变换（3/2变换）三相坐标系变换到两相正交坐标系的变换矩阵 第36页/共40页l l两相正交坐标系变换到三相坐标系（简称两相正交坐标系变换到三相坐标系（简称2/32/3变换）的变换）的变换矩阵变换矩阵 第37页/共40页 静止两相-旋转正交变换（2s/2r变换）l l静止两相正交坐标系到旋转正交坐标系的变换阵静止两相正交坐标系到旋转正交坐标系的变换阵 第38页/共40页l l旋转正交坐标系到静止两相正交坐标系的变换阵旋转正交坐标系到静止两相正交坐标系的变换阵 l l电压和磁链的旋转变换阵与电流旋转变换阵相同电压和磁链的旋转变换阵与电流旋转变换阵相同 第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页