机床电气控制技术 第4版 齐占庆 王振臣第五章 第五章 新.ppt

第五章 直流电动机 调速控制系统 提纲 第一节 直流调速的基础知识 第二节 反馈控制直流调速系统 2. 电压负反馈加电流正反馈调速系统 图5-13 带电流正反馈的电压负反馈调速系统原理图 在主电路中串入取样电阻Rs，由IdRs取得电流正反馈信号。接线时应保证IdRs信号的极性与Un*的极性一致，而与电压反馈信号Uu=?Ud的极性相反。 运算放大器的输入端通常给定和电压反馈的输入回路电阻都取R0，而为获得合适的电流补偿强度，电流正反馈输入回路的电阻R2应根据需要选取。电流补偿强度可由电流反馈系数?来反映，其定义为: （5-14） 带电流正反馈的电压负反馈调速系统的静特性方程如下： （5-15） 表示电流正反馈作用的一项 能够适当补偿另两项稳态速降， 这样,总的转速降落要比只有电压负反馈时小了许多，系统的静特性改善了很多， 从而扩大了调速范围。 应该指出： （1）正反馈的补偿控制本质上与负反馈控制不同。正反馈只是靠参数的配合 关系有针对性的对某一干扰量造成的偏差进行适当的补偿。而负反馈控制，它 能对负反馈所包围的系统前向通道上出现的所有扰动都有抑制作用。 （2）在系统调整时，电流正反馈的补偿强度不应太大，当参数配合关系出现 的情况时系统根本无法稳定工作。 当系统的工作环境比较稳定时，若选择参数使其满足： （5-16） 则电压负反馈加电流正反馈调速系统的静特性方程将变为： （5-17） 在形式上，此时的静特性方程与转速负反馈系统的静特性方程(式（5-8）)完全 一样。此时电压负反馈加电流正反馈的合成反馈信号与电动机反电动势成正比，所 以又称电动势反馈。但是，系统的本质并未改变。 图5-14 电动机换向极绕组两端取电流反馈信号 在电机容量较大时，电流反馈信号在这 一附加电阻Rs上的电能损耗相当大，因此当 电动机容量较大，一般超过10KW时，电流 反馈信号可以从电动机换向极绕组两端取出。 该信号必须进行滤波后才能反馈到放大器输 入端，以克服换向极绕组中的谐波电势对 系统工作的影响。 见图5-14。 四. 具有电流截止负反馈的自动调速系统 电流截止负反馈的作用 闭环控制直流调速系统，在起动开始的一段时间内，由于转速还没来得及建立 或转速很低，所以速度反馈信号很小，放大器入口电压会很大，所以整流器几乎在 瞬间达到最高输出电压，造成电枢电流在很短的时间内急剧上升到一个相当大的值。 在电动机正常运转情况下，如机械故障等原因，可使电动机堵转，电枢电流也 会急剧上升到一个相当大的值上。 在上述诸情况下，电动机电枢电流往往超过最大允许电流值。过大的电流冲击对 直流电动机的换向十分不利，尤其对于过载能力差的晶闸管来说，更是不能允许的。 因此，必须对起动或堵转电流加以限制。 另一方面，许多生产机械出于提高生产效率的考虑，在起制动过程中，设法使电 动机工作于短时允许的最大电流值上，会使电动机转速变化率尽可能大一些。那么， 如何做到在起动的过程中使电动机电枢回路电流尽可能大而又不超过最大允许电流呢？ 采用所谓电流截止负反馈。 这样，正常运行时，只有转速负反馈，以使系统具有足够的稳态调整精度；在电动 机起动或堵转时，电流负反馈起主要的调节作用，使电枢电流受到有效的限制，使其不 超过最大允许值。带有电流截止负反馈的转速负反馈闭环调速系统就基本上能够达到这 样的控制效果。 2. 带有电流截止负反馈的转速负反馈调速系统 图5-15 电流截止负反馈的单闭环有静差调速系统 RP 电流负反馈信号是从电枢回路中附加的电阻Rs上取出，其值Ui=IdRs，显然Ui与Id成正比。 利用独立的直流电源通过电位器RP得到比较电压Ucom。调节电位器就可改变Ucom，相当于改变临界截止电流Idcr，在IdRs与Ucom之间串接一个二极管VD，利用其单向导电性，当IdRsUcom时，二极管导通，电流负反馈信号Ui即可加到放大器上去；当IdRsUcom时，二极管截止，Ui即消失。 若设Idcr为临界截止电流，当电流 大于Idcr时将电流负反馈信号加到放大 器的输入端