电力拖动课件及其课后题答案[精选].ppt

直流拖动控制系统 自动控制系统 第 一 章 本章提要 引言 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的特点 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和稳定性分析 比例积分控制规律和无静差调速系统 引 言 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。 根据直流电动机转速方程 由式（1-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 U。 （2）减弱励磁磁通 ?。 （3）改变电枢回路电阻 R。 调压调速 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN ? U? ?n ?， n0 ? 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。 调阻调速 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 增加电阻 Ra ? R? ?n ?，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。 调磁调速 工作条件： 保持电压 U =UN ； 保持电阻 R = R a ； 调节过程： 减小励磁 ?N ? ?? ? n ?， n0 ? 调速特性： 转速上升，机械特性曲线变软。 三种调速方法的性能与比较 对于要求在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。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，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。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。 第一节 晶闸管-电动机调速系统的特点 本节讨论V-M系统的几个主要特点： （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。 触发脉冲相位控制 在如图可控整流电路中，调节触发装置 GT 输出脉冲的相位，即可很方便地改变可控整流器 VT 输出瞬时电压 ud 的波形，以及输出平均电压 Ud 的数值。 等效电路分析 如果把整流装置内阻移到装置外边，看成是其负载电路电阻的一部分，那么，整流电压便可以用其理想空载瞬时值 ud0 和平均值 Ud0 来表示，相当于用图示的等效电路代替实际的整流电路。 瞬时电压平衡方程 对ud0进行积分，即得理想空载整流电压平均值Ud0 。 用触发脉冲的相位角? 控制整流电压的平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。 Ud0与触发脉冲相位角 ? 的关系因整流电路的形式而异，对于一般的全控整流电路，当电流波形连续时，Ud0 = f (?) 可用下式表示 表1-1 不同整流电路的整流电压波形峰值、脉波数及平均整流电压 电流脉动及其波形的连续与断续 由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况，这是V-M系统不同于G-M系统的又一个特点。当V-M系统主电路有足够大的电感量，而且电动机的负载也足够大时，整流电流便具有连续的脉动波形。当电感量较小或负载较轻时，在某一相导通后电流升高的阶段里，电感中的储能较少；等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已经衰减到零，于是，便造成电流波形断续的情况。 V-M系统主电路的输出 抑制电流脉动的措施 在V-M系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是： 设置平波电抗器； 增加整流电路相数； 采用多重化技术。 多重化整流电路 如图电路为由2个三相桥并联而成的12脉波整流电路，使用了平衡电抗器来平衡2组整流器的电流。 晶闸管-电动机系统的机械特性 电流连续情况 改变控制角?，得一族平行直线，这和G-M系统的特性很相似，如图所示。 图中电流较小的部分画成虚线，表明这时电流波形可能断续，上式已经不适用了。 上述分析说明：只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个线性的可控电压源。 电流断续情况 当阻抗角? 值已知时，对于不同的控制角??，可用数值解法求出一族电流断续时的机械特性。 对于每一条特性，求解过程都计算到 ? = 2?/3为止，