电机及电力拖动自动控制系统第6章直流电动机调速控制系统精品课件.pptxVIP

第6章直流电动机调速控制系统;5.1直流调速系统的组成及数学模型;上世纪中期之前，可控直流电源主要是由一台交流电动机驱动一台直流发电机，通过改变直流发电机的励磁电流来控制直流发电机的输出电压。

从60年代开始晶闸管控制的相控整流电源逐渐取代了旋转变流机组。随着全控型电力电子开关器件的进步，直流脉宽调制PWM变换电源发展很快，但在大功率及超大功率(兆瓦以上)直流调速范围内，相控整流电源是不可替代的。

在要求快速响应的直流调速场合，特别在中、小容量的系统中，PWM变换电源已取代V—M系统成为主要的直流调速方式。;1、相控整流电源;（2）三相可控整流电路;②三相半波可控整流电路;③三相桥式全控整流电路;V-M系统工作原理;V-M系统的特点;V-M系统的问题;;（2）斩波器的基本控制原理;PWM系统的优点;小结;5.1.3直流调速系统及数学模型;;（2）电流脉动及其波形的连续与断续;（3）抑制电流脉动的措施;（4）晶闸管-电动机系统的机械特性;V-M系统机械特性;放大系数的计算;;（3）Ts值的选取;传递函数;（6）晶闸管触发与整流装置动态结构;PWM变换器的作用是：用PWM调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。

PWM变换器电路有多种形式，主要分为不可逆与可逆两大类，下面分别阐述其工作原理。;;输出平均电压;性能评价;（2）直流脉宽调速系统的机械特性;;（3）PWM控制与变换器的数学模型;;PWM系统的优越性;;可以看出，额定励磁下的直流电动机是一个二阶线性环节，Tm和Tl两个时间常数分别表示机电惯性和电磁惯性。若Tm4Tl，则Ud0、n间的传递函数可以分解成两个惯性环节，突加给定时，转速呈现单调变化；若Tm4Tl，则直流电动机是一个二阶振荡环节，机械和电磁能量互相转换，使电动机的运动过程带有振荡的性质。;4.直流电动机调压调速系统;1.控制要求;虽然开环调速系统能实现一定范围内的无级调速，可以适于某些用途。但是，许多生产场合常常对静差率有一定的要求，此时开环调速系统往往不能满足要求??;例5-1某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW、440V、140A、1000r/min，采用V-M系统，主电路总电阻R=0.18，电动机电动势系数Ce=0.416。采用三相全控桥整流供电的V—M系统结构，电枢回路总电阻R=0.25Ω，电枢回路总电感L=5mH。如果要求调速范围D=20，静差率5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降最多能有多少？;①在启动或大范围阶跃升速时，动态电枢电流可能远远超过电机额定电流，因此必须设法限制电枢动态电流的幅值。

②开环系统的额定速降一般都比较大，使得开环系统的调速范围D都很小，对于大部分需要调速的生产机械都无法满足要求。因此必须采用闭环反馈控制的方法减小额定动态速降，以增大调速范围。

③开环系统对于负载扰动是有静差的，必须采用闭环反馈控制消除扰动静差。;1.单闭环调速系统的组成;2、闭环静特性与开环机械特性的比较;例5-2某龙门刨床工作台的拖动直流电动机额定数据为：60kW、220V、305A、1000r/min，采用V-M系统，主电路总电阻R=0.18Ω，电动机电动势系数Ce=0.2V·min/r，转速反馈系数?=0.015V·min/r。整流装置放大系数Ks=30，要求D=20，s5%，如何采用闭环系统满足此要求？;稳态分析条件;;4、反馈控制规律;调速系统的扰动源;（1）抗扰能力;;稳态参数计算是自动控制系统设计的第一步，它决定了控制系统的基本构成环节，有了基本环节组成系统之后，再通过动态参数设计，就可使系统臻于完善。近代自动控制系统的控制器主要是模拟电子控制和数字电子控制，由于数字控制的明显优点，在实际应用中数字控制系统已占主要地位，但从物理概念和设计方法上看，模拟控制仍是基础。;;解（1）为满足调速系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降应为

=5.26r/min

（2）求闭环系统应有的开环放大系数

先计算电动机的电动势系数：

;;内容提要;前面讨论了闭环调速系统的稳态性能及其分析与设计方法，引入转速负反馈，且放大系数足够大时就可以满足系统的稳