机电液系统控制--直流电机控制技术.ppt

七、调压调速的可控直流电源 1、晶闸管驱动方式的控制原理 晶闸管（Silicon Controlled Rectifier 简称SCR）是在60年代发展起来的，继半导体二极管、三极管之后的一种新型大功率电力半导体器件，是一种可控制的硅整流元件，亦称可控硅。它的出现起到了弱电控制与强电输出之间的桥梁作用。 优点： 用很小的功率(电流约几十毫安～一百多毫安，电压约2～4V)可以控制较大的 功率(电流自几十安～几千安，电压自几百伏～几千伏)，功率放大倍数可以达到几 十万倍； 控制灵敏、反应快，晶闸管的导通和截止时间都在微秒级； 损耗小、效率高，晶闸管本身的压降很小(仅1V左右)，总效率可达97.5%，而一般机组效率仅为85%左右； 体积小，重量轻。 采用晶闸管作为整流放大元件组成的晶闸管控制系统，获得越来越广泛的应用。 七、调压调速的可控直流电源 优点： 过载能力弱，在过电流、过电压情况下很容易损杯，要保证其可靠工作，在控制电路中要采取保护措施，在选用时，其电压、电流应适当留有余量； 抗干扰能力差，易受冲击电压的影响，当外界干扰较强时，容易产生误动作； 导致电网电压波形畸变，高次谐波分量增加，干扰周围的电气设备； 控制电路比较复杂，对维修人员的技术水平要求高。 七、调压调速的可控直流电源 七、调压调速的可控直流电源 结构示意图 表示符号 4层半导体(P1、N1、P2、N2)，3个PN结，其中：A—阳极，K—阴极，G—控制极。 七、调压调速的可控直流电源 主电路加上交流电压u2，控制极电路接入Eg，在t1 瞬间合上开关S，在t4 瞬间拉开开关S，则u2、ug和电阻上RL的电压ud的波形关系如图（b）所示。 七、调压调速的可控直流电源 结论： 起始时若控制极不加电压，则不论阳极加正向电压还是反向电压，晶闸管均不导通，这说明晶闸管具有正、反向阻断能力； 晶闸管的阳极和控制极同时加正向电压时晶闸管才能导通，这是晶闸管导 通必须同时具备的两个条件； 在晶闸管导通之后，其控制极就失去控制作用，欲使晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极正向电压降低到一定值（或断开，或反向）。 七、调压调速的可控直流电源 2、晶体管脉宽调制（PWM）控制原理 若VT1和VT4导通，则电动机电枢上加正向电压；VT2和VT3导通，电动机电枢上加反向电压。当它们以较高的频率（一般为2000Hz）交替导通时，电枢两端的电压波形如图所示。 七、调压调速的可控直流电源 电枢电压的平均值： 式中 七、调压调速的可控直流电源 正向转速最高； 电动机正向； 电动机停止； 电动机反向； 反向转速最高； 由于机械惯性的作用，决定电动机转向和转速的仅为此电压的平均值。人为地改变占空比，可以达到调速的目的。连续地改变脉冲宽度，即可实现直流电动机的无级调速。在中小容量的调速系统中取代晶闸管直流调速系统。 * 机电液系统控制 —直流电机控制技术 哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所 小结 直流电机是实现直流电能与机械能相互转换的电气设备。有直流电动机与直流发电机两种基本类型，将直流电能转换成机械能的称为直流电动机，将机械能转换成电能的称为直流发电机。 直流电机的基本工作原理理论基础是电磁定律，利用旋转的电枢导体切割磁场产生感应电动势，通电的电枢导体在磁场中受到电磁力作用，从而完成电能与机械能的转换。 直流电机的磁场包含主磁场与电枢反应磁场两类，是直流电机能量转换的基础。主磁极励磁的方式分为四类：他励、并励、串励和复励。 小结 电枢反应磁场使气隙磁场发生畸变，其磁场中心线偏离几何中心线，另称其为物理中心线。 电枢感应电动势与电磁转矩是直流电机的两个重要参数。电压平衡方程、转矩平衡方程、功率平衡方程是分析计算直流电机的主要基础。 直流电动机的工作特性、机械特性是直流电机拖动运行的基础，他励直流电动机固有特性较硬，改变特性的人为方法有三种，即电枢串电阻人为特性，为一簇放射曲线特性；改变电枢电压人为特性为一组与固有特性平行曲线；改变磁通人为特性，特性曲线较软。 小结 直流电动机的起动要限制起动电流在其允许值之内，常用的起动方法有电枢串电阻起动与降压起动两种。 直流电动机的调速指标包含调速范围、静差率、平滑性和经济性。 直流电动机的调速方法有三种：电枢串电阻调速、降压调速和弱磁调速。其中电枢串电阻调速与降压调速属于恒转矩调速性质，在基速以下调速，其与恒转矩负载匹配可实现电机的充分利用；弱磁调速属于恒功率调速性质，在基速以上调速，其与恒功率