直流调速张德祥_第一章.ppt

电力拖动自动控制系统 绪 论 一、电力拖动的概念与优越性 在现代工业中，为了实现各种生产工艺过程的要求，需要使用各种各样的生产机械。驱动生产机械的工作机构运动的电气机械装置称为电力拖动。 1、一般包含： （1）、电动机—电力拖动的原动机，是实现把电能转化为机械能的部件。 绪 论 （2）、自动控制设备—控制电动机运转的控制电器或由各种控制电器组成的控制设备。 （3）、传动机械—电动机与工作机构之间的传动装置，如减速箱，皮带，联轴等。 2、电力拖动的组成 绪 论 3、优点 （1）、电能的远距离传输简便经济，分配简单，检测方便，价格低廉。 （2）、电力拖动比其他形式的拖动效率高，原动机与被拖动机械连接简便。 （3）、电动机的型式与种类很多，可以适应不同的生产机械的需要，且启动，制动，反向与调速等控制简便，调节性能好。 （4）、可实现远距离控制与自动调节，可实现生产自动化。 绪 论 二、电力拖动自动控制的发展 工业生产应用电力拖动形式经历了三个阶段：成组电力拖动，单电动机拖动和多电动机拖动 。 成组电力拖动：是由一台电动机拖动传动轴，再由传动轴经过皮带或绳索拖动许多生产机械。能量损失大，效率低，不能自动控制，安全性低。 绪 论 单电动机拖动是一台电动机拖动一个生产机械。 多电动机拖动是满足较复杂的生产机械对各种运动形式实现自动控制。 最初使用控制系统是 继电器-接触器型，属于有触点断续控制系统。 三十年代出现发电机-电动机组，使调速性能优异的直流电动机得到广泛应用。在此基础上，由磁放大器等 连续控制元件组成了连续控制系统。 绪 论 随着半导体器件与微电子学的发展，近代又出现了顺序控制，数字控制以及专用电子计算机控制等新型断续控制系统。目前由于功率电子器件的不断更新，晶闸管直流自动电力拖动系统已经得到了广泛应用。 直流拖动控制系统 内容提要 直流调速方法 直流调速电源 直流调速控制 引 言 问题的提出: 1、直流电动机转速与电机参数的稳态关系是什么？ 2、调节直流电动机转速的方法有哪三种？ 3、比较三种调节直流电动机转速方法的特点？ 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。 （1）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? U? ?n ?， n0 ? 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。 （2）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? R ? ?n ?，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。 （3）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（即电机额定转速）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1章 闭环控制的直流调速系统 本章着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。 本章提要 1.1 直流调速系统用的可控直流电源 1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计 1.6 比例积分控制规律和无静差调速系统 1.1 直流调速系统用的可控直流电源 根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专