《自动控制系统》第四章 调速系统控制单元的确定和调整.docVIP

第四章 调速系统控制单元的确定和调整 第一节 检测环节 直流调速系统当控制方案和主电路图的连接形式、元件选择确定以后，就应进行系统控制单元的选择和调整，它是保证系统正常运行的重要环节。下面简要介绍系统控制单元设计中的主要内容和需注意的问题。 一、检测环节 根据反馈控制原理为了构成闭坏直流调速系统，提高系统运行指标，必须对系统控制对象的多种参量进行检测，其中最基本的转速，电流电压等反馈信号。精确、快速地检测这些信号是调速系统可靠工作的基本保证。系统对检测环节总的要求是: 1）检测环节本身精度高，误差小，以保证系统的控制精度。 2）检测单元和反馈通道惯性小，反应快。 3）检测环节本身工作要可靠。 4）检测环节的输入，输出特性呈线性关系。 (一)转速检测及其测速发电机。 常用的转速检测装置是各种测速发电机和脉冲测速装置。由于直流测速发电机无需另设整流装置，且无剩余电压，故在直流调速系统中转速反馈信号广泛采用直流测速发电机，将转速转换成电压。 直流测速发电机有他励式，永磁式两类。型号有ZCF，ZYS(永磁)，ZYSH(永磁)，YD(高灵敏度)几种。 他励式测速发电机体积小，用稳流源供给励磁时，速度特性比较稳定。永磁式测速发电机不需要专门的稳流励磁电源，性能稳定，但体积稍大，价格较贵，使用时环境温度不宜高，不能有强烈振动，否则将使永久磁铁的磁性减弱，以至消失，这一点须引起注意。 实际运用时，测速发电机的负载电流不得过大，其外接电阻不得小于规定的最小负载电阻。如ZCF110型测速发电机，一般取负载电阻左右。为减小输出纹波电压影响，应选用换向片数较多的直流测速发电机。如选用高灵敏度的测速发电机，它的线性精度可达到0.01%～0.05%。 选用测速发电机时还须注意使测速发电机转速与电动机转速相匹配。由于测速发电机和电动机联接的安装质量对转速反馈的影响很大，故尤应给予特殊注意。常用的安装方式，测速发电机与电动机刚性联接或采用特殊联接的方法，在轴向硬联接，横向可以自由活动以克服偏心所造成的影响。总之，问题的关键是要保证两个电机轴联接时的同心度，当测速发电机转速与电动机转速不一致的场合要设置变速机，如用变速齿轮或履带式塑料皮带相联。 二、电流检测环节 电流反馈环节的输入信号是主电路的电流量，经变换后获得输出为直流电压的反馈量，根据电流反馈环节的组成，常用的电流反馈方式和检测元件有下面几种： 1.利用整流桥直流侧的电阻作检测元件 在主电路直流侧串接低阻值电阻以取得电流检测信号，如图4-1所示。这种电流检测方法，在电阻上会产生压降或损耗。有时可利用电动机的换向绕组和补偿绕组上的压降作为电流信号。上述方法主电路与控制电路在电路上需接入电流隔离器。将作为隔离输入信号，隔离器的输出再作为电流反馈信号。 2.以交流电流互感器作为检测元件 对于整流电路而言，输出的直流电流与交流侧的输入电流有一定的关系，即 式中，为与整流电路型式有关的比例关系，如三相桥式电路，。 所以可以采用交流电流互感器检测，然后经整流后获得，以反映直流电流的大小，但不反映电流极性。这种检测方式线路简单、经济、隔离性好，得到广泛应用。 电流互感器的联接方法，在单相电路中其联接比较简单在三相电路中，一般有两种，Y形（用三台电流互感器）和V形（用两台）联结，线路见图4-2。 对于定型生产的电流互感器，额定容量是10（或15）VA，二次电流是5A，允许负载电阻很小，得不到一般控制系统所需10V以上的电压，故应采用LZK-1系列控制专用电流互感器。在200A以上的大容量系统中，常采用在标准互感器后面再加一级5A：0.1A的互感器，以扩大互感器变压比，使二次电流减小，负载电阻可达200Ω以上，可满足系统对反馈信号电压较大的要求。线路见图4-3。使用交流互感器应注意下面几点： 1)交流互感器一次电流应根据整流装置输出最大电流来选择。 2)工作时二次绕组不允许开路，以防人身和设备事故。 3)二次绕组一端应接地． 4)带负载情况下，拆除二次绕组时，首先应将其短路． 5)具有续流二极管的半控桥式整流电路不能采用交流检测． 6)交流互感器正常工作时不允许饱和。如在三相零式整流电路中采用交流侧检测方案，则电流互感器应改为曲折联接，以免引起交流互感器的直流磁化而无法工作，线路见图4－4。 3．以直流电流互感器作为检测元件 直流电流互感器实际上是一个由交、直流同时控制的磁性元件，直流电流变化时，磁路中的磁化状态发生变化，从而使其二次侧交流输出量发生改变，然后经整流后得到反馈信号。图4－5是其两种形式的联结方式。 目前国产的直流互感器的两个铁心、直流母线及二次交流绕组已做成一体，外部引线只有两个直流母线端子和四个交流绕组端