電力拖動自控系統(tǒng)課程教學(xué)自學(xué)基本要求內(nèi)容

1、電力拖動自控系統(tǒng)課程教學(xué)（自學(xué)）基本要求適用層次本科適應(yīng)專業(yè)電氣工程及其自動化使用學(xué)期2008 秋自學(xué)學(xué)時(shí)128面授學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6使用教材教材名稱電力拖動自動控制系統(tǒng) （第二版 ）編者陳伯時(shí)出版社機(jī)械工業(yè)出版社參考教材課程簡介電力拖動自動控制系統(tǒng)是電氣工程及其自動化專業(yè)的必修課。電力拖動自動控 制系統(tǒng)課程的內(nèi)容包括閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、可逆 調(diào)速系統(tǒng)、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動系統(tǒng)。使學(xué)生掌握經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基 本概念、基本原理和基本規(guī)律；使學(xué)生了解電力拖動自動控制系統(tǒng)的基本形式及其 控制規(guī)律；了解經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本體系；使學(xué)生能應(yīng)用已有的數(shù)學(xué)知識對電 力拖

2、動自動控制系統(tǒng)進(jìn)行定量計(jì)算和定性分析，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能 力；電力拖動自動控制系統(tǒng)是培養(yǎng)一名高素質(zhì)的電氣工程及其自動化專業(yè)技術(shù)人員 的必修課程。學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)本門課程應(yīng)注意理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，注意在實(shí)驗(yàn)過程中以及生產(chǎn)實(shí)際 中體會理論知識的應(yīng)用， 注意培養(yǎng)自己初步的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、定量計(jì)算與定性分析 以及估算能力、聯(lián)系工程實(shí)際能力等；學(xué)生必須具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識，建議在 學(xué)完高等數(shù)學(xué)、電工學(xué)、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)、自動控制原理等課程 后開始開課。各章節(jié)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求第一章 閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識點(diǎn)1、直流調(diào)速的方法 2 、旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組 3 、

3、靜止可控整流器 4 、直流斬波器和脈 寬調(diào)制變換器5、觸發(fā)脈沖相位控制 6 、電流的連續(xù)與斷續(xù) 7 、機(jī)械特性 8 、調(diào)速要求和 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)9、閉環(huán)系統(tǒng)的組成和靜特性 10 、反饋控制規(guī)律 11 、反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動 態(tài)數(shù)學(xué)模型 12 、穩(wěn)定條件 13 、 PI 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 14 、積分調(diào)節(jié)器和積分控制規(guī)律 15、比例積分控制規(guī)律16、電壓補(bǔ)償?shù)脑?二、教學(xué)基本要求【了解】 1、直流調(diào)速的方法、可控直流電源的分類和優(yōu)缺點(diǎn)。2、晶閘管 - 電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題，理解電流與機(jī)械特性的關(guān)系； 3、掌握基本性能指標(biāo)， 了解要求與性能指標(biāo)間的關(guān)系， 掌握反饋控制規(guī)律， 了解系統(tǒng)主要構(gòu)成與穩(wěn)

4、態(tài)參數(shù)計(jì)算的基本方法。4、積分控制規(guī)律和使用方法。 5、反饋控制的基本原理和示例分析。【掌握】 1、直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器的工作原理，和輸出電壓的定性計(jì)算。2、電流對電機(jī)機(jī)械特性的影響原因及解決方法。3、掌握穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算，掌握閉環(huán)和開環(huán)控制的異同點(diǎn)。4、掌握反饋控制規(guī)律5、動態(tài)數(shù)學(xué)模型5、電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的工作原理【重點(diǎn)掌握】 1、穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算。2 、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性。3 、動態(tài)校正 PI 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)4、比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律。三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第二章 多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識點(diǎn)1、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問題及解決方法2 、雙

5、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及靜特性 3 、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 4 、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型 5 、起動過程， 恒電流起動 6 、調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 7 、調(diào)節(jié)器的作用 8 、典型系統(tǒng) 9、動態(tài)性能 指標(biāo) 10 、典型系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo) 11 、非典型系統(tǒng)典型化 12 、電流調(diào)節(jié)器的 設(shè)計(jì) 13 、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 14 、轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制。二、教學(xué)基本要求【了解】 1、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)存在的問題及解決方法， 引入反饋控制， 明確解決方法。 2、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及靜特性；明確系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，原理圖，了解系 統(tǒng)的構(gòu)成。3、系統(tǒng)個變量穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算。 4、動態(tài)數(shù)學(xué)模型及系統(tǒng)的起動過程分析，掌

6、握系統(tǒng)起動的工程，了解其特 點(diǎn)。5、工程設(shè)計(jì)的基本方法、典型系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)【掌握】 1、掌握雙閉換控制的原理圖和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性的定性分析方法。2、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的起動特點(diǎn)。3、典型系統(tǒng)及其動態(tài)性能指標(biāo)、系統(tǒng)的簡化思路。4、工程方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程即參考步驟。5、轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的原理【重點(diǎn)掌握】 1、單閉環(huán)控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能比較2、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中兩個調(diào)節(jié)器的作用3、動態(tài)性能指標(biāo)的定義及其表示。4、典型系統(tǒng)參數(shù)與動態(tài)性能指標(biāo)的關(guān)系。5、非典型系統(tǒng)的典型化三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第三章 可逆調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識點(diǎn)1、可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成2 、電樞反接

7、可逆線路 3 、勵磁反接可逆線路 4 、晶閘管的整流和逆變狀態(tài) 5 、發(fā)電回饋制動 6 、環(huán)流及其分類 7 、直流平均環(huán)流 8、直流平均環(huán)流的配合控制9 、瞬時(shí)脈動環(huán)流及其抑制 10 、有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)11、邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。二、教學(xué)基本要求【了解】 1、可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成，及其工作場合，目前的現(xiàn)狀2 、可逆線路的存在形式3 、晶閘管的整流和逆變狀態(tài)4、電動機(jī)的發(fā)電回饋制動及其在V-M 系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。5、環(huán)流概念及其抑制【掌握】 1、直流平均環(huán)流的定義，和存在機(jī)理 2、電動機(jī)的發(fā)電回饋制動及其在V-M 系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。3、瞬時(shí)脈動環(huán)流及其抑制 4、邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成及其工作

8、原理【重點(diǎn)掌握】 1、發(fā)電回饋制動的原理2、直流平均環(huán)流的配合控制的實(shí)現(xiàn)方法3、有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的制動過程分析三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第四章 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識點(diǎn)1、脈寬調(diào)制變換器 2 、開環(huán)機(jī)械特性 3 、雙極式 PWM變換器 4 、單極式 PWM變 換器5、受限單極式 PWM變換器 6 、脈寬調(diào)制器電流脈動與轉(zhuǎn)速脈動 7 、泵升電壓 二、教學(xué)基本要求【了解】 1、脈寬調(diào)制變換的優(yōu)缺點(diǎn)。2、不可逆 PWM變換器和可逆 PWM變換器的特點(diǎn)及其分類 3、開環(huán)機(jī)械特性的定義方法?！菊莆铡?1、脈寬調(diào)制變換器的概念2、可逆 PWM變換器的特點(diǎn)分類等。 3、

9、脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制線路的構(gòu)成和工作原理【重點(diǎn)掌握】 1、雙極式 PWM變換器的構(gòu)成，工作過程分析及其優(yōu)點(diǎn)的表述等。 2、晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題中的泵升電壓問題。三、思考與練習(xí) 【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第五章 位置隨動系統(tǒng)學(xué)時(shí)要求主要內(nèi)容一、核心知識點(diǎn)1、位置隨動系統(tǒng)的概念 2 、位置隨動系統(tǒng)的組成及其工作原理 3 、位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的性能比較 4 、位置隨動系統(tǒng)的分類 5 、位置信號的檢測方法 6 、 光電編碼盤及其工作原理。7、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析 二、教學(xué)基本要求 【了解】 1、位置隨動系統(tǒng)的概念及其應(yīng)用范圍。2、位置隨動系統(tǒng)的分類。 3、位置信號的檢測方法，掌握常用的檢測方

10、法的基本原理?！菊莆铡?1、位置隨動系統(tǒng)的組成及其工作原理。 2、光電編碼盤及其工作原理?！局攸c(diǎn)掌握】 1、位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的性能比較，同時(shí)考慮兩者在設(shè)計(jì)方面的 異同點(diǎn)。2、自整角機(jī)位置隨動系統(tǒng)的構(gòu)成。 三、思考與練習(xí)【思考】【練習(xí)】見習(xí)題附錄備注第一章 閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容摘要： 1直流電動機(jī)調(diào)壓可獲得恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。直流電動機(jī)調(diào)勵磁可獲得恒功率調(diào)速，用不同調(diào)速方法的 直流調(diào)速系統(tǒng)有不同的調(diào)速特性。 生產(chǎn)機(jī)械有不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性， 采用可調(diào)速傳動裝置時(shí)需考慮 使裝置的調(diào)速特性與負(fù)載的要求相匹配，以獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。2供變壓調(diào)速使用的可控直流電源有：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組、靜止可控整流器與

11、直流斬波器。采用旋轉(zhuǎn) 變流機(jī)組的 GM系統(tǒng)使用最早。采用靜止可控整流器的V一 M系統(tǒng)已成為目前直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。直流斬波器也是一種靜止變換器，它不同于通過相位控制調(diào)壓的可調(diào)整流器， 它是通過主 開關(guān)元件的通斷時(shí)間比例來調(diào)壓的，故而帶來一系列優(yōu)點(diǎn)。3VM系統(tǒng)的幾個特殊問題可歸結(jié)為：整流電壓的相位控制、整流電流的平波與波形的連續(xù)、調(diào) 速機(jī)械特性及其分區(qū)。對于一般全控整流電路，電流連續(xù)時(shí)理想空載電壓 U d0 與觸發(fā)脈沖相位 的關(guān)系為mU d0U m sin cosm 一般從保證輕載時(shí)電流連續(xù)角度選擇平波電抗器，對三相整流電路有U2L 0.693 2 mHI dmin式中， I dmin取電動

12、機(jī)額定電流的 5%10%，單位是 A，U2的單位是 V，L 的單位是 mH。VM系統(tǒng)的完整調(diào)速機(jī)械特性包含整流狀態(tài)與逆變狀態(tài)、連續(xù)區(qū)與斷續(xù)區(qū)。閉環(huán)控制相對于開環(huán)控制來講，4調(diào)速范圍與轉(zhuǎn)差率是調(diào)速系統(tǒng)的兩個相互關(guān)聯(lián)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。可使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)得到改善。加轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和比例調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)， 可使穩(wěn)態(tài)速降減小， 但總是 有靜差，不可能使速降為零。在該系統(tǒng)中，被反饋環(huán)所包圍的加于控制系統(tǒng)前向通道上的各種擾動 對轉(zhuǎn)速的影響，都受到反饋控制的抑制。但反饋控制無力克服給定電阻和檢測反饋元件的誤差。 調(diào)速范圍、靜差率和轉(zhuǎn)速落差之間的關(guān)系：n nom sDnnom (1-s) 由于開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的額定速降 n

13、nom較大， 不能滿足具有一定靜差率的調(diào)速范圍的要求，此引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性有下列性質(zhì) ：(1) 閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降減小為開環(huán)系統(tǒng)速降的 1/(1+K) ，其中 K 是閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。(2) 閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率只有開環(huán)系統(tǒng)靜差率的 l/(1+K) 。(3) 在同樣的最高滿載轉(zhuǎn)速和低速靜差率的條件下，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍可以擴(kuò)大到開環(huán)調(diào)速 范圍的 (1+K) 倍。(比例 ) 反饋控制規(guī)律 ：(1) 依靠反饋量和給定量之差進(jìn)行控制，屬于 有靜差 的控制系統(tǒng)。(2) 具有良好的抗擾性能 ，對于被負(fù)反饋環(huán)包圍的在前向通道上的一切擾動作用都具有抵抗能 力，都能減

14、小被調(diào)量受擾后產(chǎn)生的偏差； 但對于給定作用的變化則是盡快跟隨的。 一方面抵抗一切 擾動作用的影響，一方面盡快 跟隨給定 作用的變化，這就是閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的雙重特征。(3) 無力克服給定電壓和反饋檢測元件的誤差 ，因此高精度的反饋控制系統(tǒng)必須有高精度的檢 測元件和給定穩(wěn)壓電源作為保證。5在作閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算時(shí)，可根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)、電動機(jī)及其它控制部件已知參數(shù) 來計(jì)算反饋檢測元件與放大器的參數(shù)， 這首先需要找出系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系， 然后可以根據(jù)描述 各環(huán)節(jié)輸入輸出關(guān)系和算式來推導(dǎo)，也可以根據(jù)結(jié)構(gòu)圖通過運(yùn)算求出。有兩種分析閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的方法：(1) 根據(jù)各環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系求系統(tǒng)的

15、靜特性方程式。(2) 利用結(jié)構(gòu)圖運(yùn)算法，按各輸入信號(包括給定信號和擾動信號 ) 分別作用下的輸入輸出關(guān)系疊加得到系統(tǒng)的靜特性。根據(jù)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)和電動機(jī)及各控制部件的已知參數(shù)，計(jì)算并選擇所需反饋 檢測元件和放大器，叫做 穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算 6在具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和比例調(diào)節(jié)器的直流調(diào)速系統(tǒng)中，可以用電流截止負(fù)反饋來抑制突加給定電 壓時(shí)的電流沖擊，以保證系統(tǒng)有較大的比例系數(shù)來滿足穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求。7在具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和 PI 調(diào)節(jié)器的直流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，比例與積分綜合控制的結(jié)果，使系統(tǒng)響應(yīng)迅 速且無靜差。它的動態(tài)校正可采用經(jīng)典的頻率法。 先推導(dǎo)原始系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，畫出開環(huán)對數(shù) 頻率特性，再按要求

16、的動態(tài)性能指標(biāo)選定校正后的典型開環(huán)頻率特性，然后據(jù)此計(jì)算 PI 調(diào)節(jié)器的 參數(shù)。直流電動機(jī)本身是一個帶有電動勢(或轉(zhuǎn)速)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。在理想空載的情況下，它的 傳遞函數(shù)可寫成n(s) 1/C e2U d0 (s)T m T l sT m s 1晶閘管與整流裝置放在一起的傳遞函數(shù)為U d0 (s)- TssK se sUct (s) s當(dāng)系統(tǒng)的截止頻率滿足 c 1/3Ts 的條件時(shí)，可近似看成Ud0 (s)K sUct (s) Tss 1因此， 具有比例放大器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以看作是一個三階線性系統(tǒng)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為KW(s) 2(Tss 1)(T mTls2 Tms 1)式中， KK

17、pK s /Ce這個系統(tǒng)的穩(wěn)定條件是K Tm (Tl Ts) Ts2K TlTs滿足給定穩(wěn)態(tài)精度要求 (調(diào)速范圍和靜差率) 的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常不穩(wěn)定， 因此還需動態(tài)校正環(huán)節(jié)。 經(jīng)常使用的校正環(huán)節(jié)是 PI 調(diào)節(jié)器串聯(lián)滯后校正。校正環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方法很多，而且是很靈活的。伯德圖開環(huán)對數(shù)幅頻和相頻特性是在設(shè)計(jì) 中最常用使用的工具，因?yàn)樗L制方便，而且可以提供許多有關(guān)系統(tǒng)性能的信息，例如：中頻段有 足夠?qū)挼?20db/dec 斜率段，表示穩(wěn)定性好；截止頻率高，表示快速性好；低頻特性陡，增益高， 表示穩(wěn)態(tài)精度好；高頻衰減快，說明抗干擾能力強(qiáng)。PI 調(diào)節(jié)器。PI 調(diào)節(jié)Wpi (s)K pi s 1s1s 1s

18、K pi1s 11s根據(jù)原始的帶比例放大器閉環(huán)系統(tǒng)和期望的校正后系統(tǒng)伯德圖可以設(shè)計(jì)出 器的傳遞函數(shù)有以下幾種形式：8在帶電流正反饋的電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中，電流正反饋的作用不同于電壓負(fù)反饋，它在系統(tǒng)中 起補(bǔ)償控制作用。在全補(bǔ)償時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)可做到無靜差，但系統(tǒng)已處于穩(wěn)定邊緣，故不能指望用這 類系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。習(xí)題1、某直流電動機(jī)帶動一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（即轉(zhuǎn)矩不變），測得始動電壓 Ud0=4V，當(dāng)電樞電壓 UA=50V 時(shí)，其轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 。若要求轉(zhuǎn)速 n=3000r/min ，試問要加多大的電樞電壓？2、有一個 VM 調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)參數(shù)為： Pn=10KW， Un=220V， I n

19、=55A，nn=1000r/min ，電樞電阻Ra 0.1 。若采用開環(huán)控制系統(tǒng)，只考慮電樞電阻引起的轉(zhuǎn)速降。（ 1）要使靜差率 S=0.1，求系統(tǒng)的調(diào)速范圍 D。（2）要使調(diào)速范圍 D=2，其允許的靜差率 S 為多少？（3）若要求調(diào)速范圍 D=10，靜差率 S=0.05 ，則允許的轉(zhuǎn)速降為多少？3、當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為 10 時(shí)，額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降為 15r/min ，如果開環(huán)放大系數(shù)提高 為 20 ，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降為多少？在同樣的靜差率要求下，調(diào)速范圍可以擴(kuò)大多少倍？4、某調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 150 1500r/min ，要求 s=2%，系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降是多少？如果開 環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

20、速降為 100r/min ，則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)有多大？5、在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中， 突減負(fù)載后又進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)， 此時(shí)晶閘管整流裝 置的輸出電壓 Ud 較之負(fù)載變化前是增加、減少或不變？6、有一個 VM調(diào)速系統(tǒng)，電機(jī)參數(shù)為： Pn=2.8kW，Un=220V，I n=15.6A ，nn=1500r/min ，電樞電阻Ra=1.5 ，電源內(nèi)阻 Rn=1， Ks=37。（1）開環(huán)工作時(shí)，試計(jì)算 D=30時(shí)s 的值。（ 2）當(dāng) D=30、s=10%時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。（ 3）如為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求D=30、s=10%，在 Un*=10V 時(shí)，使電動機(jī)在額定點(diǎn)

21、工作，計(jì)算放大器放大系數(shù) Kp 和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。7、對于電動機(jī)來說， 為什么加負(fù)載后， 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速會降低？它的實(shí)質(zhì)是什么？而在加入轉(zhuǎn)速負(fù) 反饋后，能減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落，其原因是什么？8、對于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來說， 改變給定電壓能否改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速？為什么？如果給定電壓 不變，調(diào)整轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)能否改變轉(zhuǎn)速？為什么？9、怎樣確定調(diào)速系統(tǒng)反饋信號的極性？如果將轉(zhuǎn)速反饋的極性接錯會造成什么后果？10、如果轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋線斷了，電動機(jī)還能否調(diào)速？在電動機(jī)運(yùn)行中，若轉(zhuǎn)速反 饋線突然斷了，會發(fā)生什么現(xiàn)象？11、在無靜差調(diào)速系統(tǒng)中，突加負(fù)載后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速n 和整流裝置的輸出電壓 Ud是增加、不

22、變還是減少？12、在采用 PI 調(diào)節(jié)器的單環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)對象包含有積分環(huán)節(jié)，突加給定電壓后 PI 調(diào)節(jié)器 沒有飽和，系統(tǒng)到穩(wěn)態(tài)前被調(diào)量會出現(xiàn)超調(diào)嗎？13、為什么用積分控制的調(diào)速系統(tǒng)是無靜差的？在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)積分調(diào)節(jié)器的輸入 偏差為零時(shí)，輸出電壓是多少？取決于哪些因素？14、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)中，為了解決動靜態(tài)間的矛盾，可以采用PI 調(diào)節(jié)器，為什么？15、在電壓負(fù)反饋單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)下列參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)是否有調(diào)節(jié)作用？為什么？ 放大器的放大系數(shù) Kp；供電電網(wǎng)電壓；電樞電阻Ra；電動機(jī)勵磁電流；電壓反饋系數(shù)。大作業(yè)：1、設(shè)計(jì)一個通過電阻加熱的溫控系統(tǒng)（即一個恒溫箱）。電阻

23、通過晶閘管整流電源供電，采用熱電耦溫度傳感器（其輸出為電壓信號） ，系統(tǒng)通過溫度反饋來保持恒溫箱中的溫度穩(wěn)定，溫度給定由 電位器來給定，調(diào)節(jié)器采用模擬 PI 調(diào)節(jié)器。設(shè)計(jì)要求：（ 1）畫出系統(tǒng)的原理圖。（ 2）畫出系統(tǒng)的電路圖和機(jī)構(gòu)圖。（ 3）畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（4）建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并畫出系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（ 5）分析可能有哪些因素是影響恒溫箱溫度的擾動量，并指出其中哪些擾動量系統(tǒng)是可以克服的，哪些是不能克服的。作業(yè)要求：查閱資料，深入研究，獨(dú)立完成，不要抄襲。2、有一 VM調(diào)速系統(tǒng)， 電動機(jī)參數(shù)為 Pnom=2.5kw 、Unom220V、I nom 15A、nnom=1500r m

24、in、Ra=2， 整流裝置內(nèi)阻 Rrec =1，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù) Ku=30，要求調(diào)速范圍 D=20，轉(zhuǎn)差率 s=10%。試：1）計(jì)算開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降和調(diào)速要求所允許的穩(wěn)態(tài)速降。（2）采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。（ 3 ）調(diào)整該系統(tǒng)，使 U n* 20V 時(shí)轉(zhuǎn)速 n=1000r/min ，此時(shí)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少？（可認(rèn)為 Un U*n ）（4）計(jì)算所需的放大器放大系數(shù)。（5）如果改用電壓負(fù)反饋，能否達(dá)到所提出的調(diào)速要求？若放大器的放大系數(shù)不變，最大給定電 壓為 30V，在靜差率為 s=30時(shí)采用電壓負(fù)反饋?zhàn)疃嗄軌虻玫蕉啻蟮恼{(diào)速范圍？3、如教材中圖 123 所示

25、的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)系統(tǒng)中，已知數(shù)據(jù)有電動機(jī)： Pnom=2.2kW，Unom=220V， I nom=12.5A ， nnom=1500r/min ， Ra=1。 采用三相橋式整流電路，主電路總電阻R=2.9，主電路總電感 L=40mH，Ks=44，GD2=1.5N ? m2，U *nm 10V 。要求調(diào)速范圍 D=15,s=5%。問：該系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，臨界開環(huán)放大系數(shù)為多少？第二章 多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要：1為了同時(shí)改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)性能，提出了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR與電流調(diào)節(jié)器 ACR串級聯(lián)接的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 根據(jù)其電原理圖畫出穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖， 進(jìn)而得出靜特性方程式， 據(jù)此可計(jì)

26、算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài) 參數(shù)， ASR和 ACR通常采用 PI 調(diào)節(jié)器，這時(shí)穩(wěn)態(tài)參數(shù)什算的變量關(guān)系有U n* U n n 2根據(jù)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電原理圖，可得到作為其數(shù)學(xué)模型的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。仔細(xì)分析起動過程，可 總結(jié)出該系統(tǒng)的控制特點(diǎn)：利用 ASR的飽和非線性實(shí)現(xiàn)了”準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)”控制，同時(shí)帶來了轉(zhuǎn)速超 調(diào)。由轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖可以繪出它的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，即數(shù)學(xué)模型，其中轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)器 ASR和電流調(diào)節(jié)器 ACR都常用 PI 調(diào)節(jié)器。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動過程波形的。按照轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 器在起動過程中的飽和與不飽和狀況，可將起動過程分為三個階段，即電流上升階段； 恒流升

27、速階 段；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從起動時(shí)間上看，第段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了在電流受限制下的快速起動，利用了飽和非線性控制方法，達(dá)到“準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個特點(diǎn)，就是起動過程中轉(zhuǎn)速一定有超調(diào)。帶 PI 調(diào)節(jié)由于主電路的不可逆性質(zhì)，簡單的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)快速回饋制動。3雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在跟隨和抗擾方面表現(xiàn)出良好的動態(tài)性能。兩個調(diào)節(jié)器ASR和 ACR在其中所起的作用是不同的。在設(shè)計(jì)串級系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器時(shí)，先設(shè)計(jì)內(nèi)環(huán)的ACR，然后主設(shè)計(jì)外環(huán)的 ASR。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用是對轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)時(shí)無靜差，其輸 出限幅值決定允許的最大電流。 電

28、流調(diào)節(jié)器的作用是電流跟隨， 過流自動保護(hù)和及時(shí)抑制電壓擾動。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的順序是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)，調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)取決于穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)校正的要求。 4在用工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器時(shí)，需要先對控制對象傳遞函數(shù)作近似處理，以便選擇調(diào)節(jié)器結(jié) 構(gòu)，將閉環(huán)系統(tǒng)校正為典型型或典型型系統(tǒng)。 在分析典型型或典型型系統(tǒng)的參數(shù)與性能指 標(biāo)關(guān)系的基礎(chǔ)上給出的調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法，優(yōu)于西門子方法，因?yàn)樗C合考慮了各項(xiàng)性能指標(biāo)， 使之均在合理范圍內(nèi)。5ACR設(shè)計(jì)步驟與計(jì)算公式如下：（1）確定時(shí)問常數(shù)1）按整流電路型式確定整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts。2）按整流電路型式確定電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi 。3）按小時(shí)間常數(shù)近似處理，確定電流環(huán)

29、小時(shí)間常數(shù)T i 。般按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流環(huán)，ACR選用 PI 型，其傳遞函數(shù)為WACR ( s)Kii s 1is（ 2）選擇 ACR結(jié)構(gòu)3）選擇 ACR的參數(shù)i Ti按 i% 要求查表 22 得 KI Ti ，計(jì)算出 KI，得KiKIiRKs4）校驗(yàn)近似條件ciKI)cici3 TmTI113 TsToi5）計(jì)算 ACR的電阻電容值RiKi R0CiiRiCoi4ToiR06ASR的設(shè)計(jì)步驟與計(jì)算公式如下：1）確定時(shí)間常數(shù)Ton=0.01s 。1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為2Ti 。2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) Ton 按所用測速機(jī)紋波大小決定，一般取3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) Tn=2Ti +Ton。2）選

30、擇 ASR結(jié)構(gòu)般按典型 II 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)， ASR選用 PI 型，其傳遞函數(shù)為WASR(s)n s 1 K n n ns3）選擇 ASR的參數(shù)n hT i ，對于一般系統(tǒng)，通常取h=5。KNh1222h2T 2nnKn(h1) CeTm2h RT n4）校驗(yàn)近似條件cn3 2T iToncn5T i5) 計(jì)算 ASR的電阻電容值RnKnR0CnRnCon4Ton6) 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量n%2(nnomz) nn*omTnTm7在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋是為抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)量而提出的。在轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋?zhàn)饔孟?，由于退飽和時(shí)間和退飽和轉(zhuǎn)速均獲得了提前， 而抑制了轉(zhuǎn)速超調(diào)。 同時(shí)又增添了系統(tǒng)抗擾能力

31、， 使負(fù)載在擾動下的速降減小，但恢復(fù)時(shí)間延長。有關(guān)計(jì)算公式如下：退飽和時(shí)間退飽和轉(zhuǎn)速微分反饋時(shí)間常數(shù)ttdn無超調(diào)時(shí)dnCen* TmR(Idm IdL )(I dm4h 1 2 3 4TTnh12 Tm (4h 2Th 1 TdnI dL ) dnn*z) nnom2-11 給出了在指定條件下不同 dn 值所對應(yīng)的抗擾性能指標(biāo)。8分析設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的方法可推廣應(yīng)用到更多調(diào)節(jié)器串級聯(lián)接的多環(huán)系統(tǒng)中去。如為了在 起動或制動過程中保持電動機(jī)容許的最大電流變化率， 可設(shè)置電流變化率內(nèi)環(huán)以構(gòu)成帶電流變化率 內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 為了提高抗電網(wǎng)電壓擾動的能力， 可設(shè)置電壓內(nèi)環(huán)構(gòu)成帶電壓內(nèi)環(huán)的三環(huán)調(diào)

32、速系統(tǒng)。9在有弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)中，電樞電壓與弱磁的控制需要互相配合，以保證電動機(jī)在額定 磁通下起動， 在額定轉(zhuǎn)速以上才減弱磁通升速。 常用的是非獨(dú)立控制勵磁的調(diào)速系統(tǒng)， 在該系統(tǒng)中， 電樞電壓控制仍采用 ASR串級 ACR的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)， 調(diào)磁部分可以電動勢調(diào)節(jié)器 AER串級勵磁電流調(diào) 節(jié)器 AFR的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)， 也可采用一個調(diào)節(jié)器， 勵磁電流反饋和電動勢反饋都作用在這個調(diào)節(jié)器上， 同時(shí)用一個二極管最大值選擇電路使它們不同時(shí)起作用。 電動勢信號難于直接測量， 可由容易檢測 到的 Ud、I d 經(jīng)運(yùn)算器運(yùn)算得到。習(xí)題1、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓 Un* 不變，增加轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)

33、速反饋電壓Un是增加、減小還是不變？2、ASR、 ACR均為 PI 調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋線突然斷線，當(dāng) 系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的輸入信號Ui 是否為零？3、如果反饋信號的極性接反了，會產(chǎn)生什么后果？4、某雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)， ASR、 ACR均采用近似 PI 調(diào)節(jié)器，試問調(diào)試中怎么才能做到Uim*=6V 時(shí)，I dm=20A；如欲使 Unm*=10V 時(shí)， n=1000r/min ，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？如發(fā)現(xiàn)下垂特性不夠陡或工作段特 性不夠硬，應(yīng)調(diào)什么參數(shù)？5、在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動與負(fù)載擾動時(shí)，哪個調(diào)節(jié)器起主要作用？6、 有一系統(tǒng)，

34、已知 Wobj (s)20(0.25s 1)(0.005s 1)，要求將系統(tǒng)校正成典型I 型系統(tǒng)， 試選擇調(diào)節(jié)器類型并計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)。7、 有一系統(tǒng)，已知其前向通道傳遞函數(shù)為W(s)200.12s(0.01 s 1)反饋通道傳遞函數(shù)為0.0030.005s 1，將該系統(tǒng)校正為典型型系統(tǒng)，畫出校正后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。大作業(yè)1、被控對象的傳遞函數(shù)為Wobj (s)K1(T1s 1)(T2s 1)(T3s 1)(T4s 1)式中， K12；T10.4s ； T2 0.08s ； T30.015s ；T4 0.005s 。 要求階躍輸入時(shí)系統(tǒng)的超調(diào)量 % 90，外電路必須有一個直流電源（可以是電動機(jī)的

35、反電動勢或電感的感應(yīng)電動 勢），且其極性與 U d0 的極性相同，其數(shù)值應(yīng)稍大于Ud0 。3 環(huán)流是采用正、反兩組晶閘管裝置供電后帶來的新問題。區(qū)分在穩(wěn)態(tài)工作中出現(xiàn)還是在動 態(tài)過程中存在， 可將環(huán)流分為穩(wěn)態(tài)環(huán)流與動態(tài)環(huán)流兩類。 而穩(wěn)態(tài)環(huán)流又可分為直流平均環(huán)流與瞬時(shí) 脈動環(huán)流兩種。采網(wǎng) 工作制配合控制可以消除直流平均環(huán)流，但不能抑制瞬時(shí)脈動環(huán)流。 為抑制脈動環(huán)流，必須在環(huán)流回路中串入環(huán)流電抗器。4 實(shí)際的 配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，為避兔由各種原因造成的 危險(xiǎn)，零 位整定時(shí)，令 f0 r0 90 /2， f 0 r0 90/ 2 ，從而使整流電壓始終小于逆變電壓，保證不出現(xiàn)直流平均環(huán)流，同時(shí)也

36、降低了瞬時(shí)脈動環(huán)流。但是，也帶來了縮小移相范圍與造 成控制死區(qū)的缺點(diǎn)。5 仔細(xì)分析 配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的正向制動過程，可以看到，過渡過程包含 本組逆變、它組制動兩個階段，而它組制動又可分角成建流、逆變和減流三個子階段，其中最主要的是它組逆變電動機(jī)回饋制動階段。 該系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是電動機(jī)從正轉(zhuǎn)至反轉(zhuǎn)時(shí)制動與起動過程完 全銜接而無死區(qū)，故對于快速正反轉(zhuǎn)系統(tǒng)特別合適。但需要用環(huán)流電抗器， 且晶閘管等元件都因通 過環(huán)流而增加負(fù)擔(dān)，因此只適用于中、小容量系統(tǒng)。采用可控環(huán)流系統(tǒng)，既能保持有環(huán)流系統(tǒng)正、 反向過渡快速平滑的優(yōu)點(diǎn)，又能減少環(huán)流損耗，克服其不利方面， 故而在快速性要求較高的可逆系 統(tǒng)中得

37、到日益廣泛的應(yīng)用。6邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中，無環(huán)流邏輯控制器是保證系統(tǒng)可靠工作的關(guān)鍵部件。對它的要求可歸 納為： 當(dāng)電流給定信號 Ui* 改變極性且檢測到零電流信號時(shí)，發(fā)出正、反組切換指令；在發(fā)出 切換指令后，延遲 tdbl 封鎖導(dǎo)通組脈沖，再延遲 t d后開放另一組脈沖；保證在任何情況下不同時(shí) 發(fā)兩組脈沖。歸根結(jié)底，是要保證任一時(shí)刻只可能有一組晶閘管導(dǎo)通，以徹底杜絕環(huán)流的產(chǎn)生。該 系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是無環(huán)流， 這不僅省去了環(huán)流電抗器及無環(huán)流損耗， 也避免了有環(huán)流系統(tǒng)因換流失 敗而造成的事故。缺點(diǎn)是有換向死區(qū)，影響過渡過程的快速性。至于反向時(shí)的推 信號，是為了 避開反接制動以免出現(xiàn)反向沖擊電流。還可采用

38、“有切換準(zhǔn)備”的邏輯控制，以縮小電流換向的 死區(qū)。7 錯位無環(huán)流系統(tǒng)，采用了與邏輯無環(huán)流系統(tǒng)完全不同的方法來實(shí)現(xiàn)無環(huán)流控制。系統(tǒng)不設(shè) 置復(fù)雜的邏輯控制器， 而是象有環(huán)流系統(tǒng)一樣兩組同時(shí)施加脈沖， 但巧妙地將其相位錯開來實(shí)現(xiàn)無 環(huán)流控制。在分析正、反組控制角配合特性與無環(huán)流區(qū)的基礎(chǔ)上，可以得出按 f r 360 整定時(shí)，零位定在 180 的配合控制錯位無環(huán)流系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無環(huán)流控制的結(jié)論。在錯位無環(huán)流系統(tǒng) 中，采用電壓內(nèi)環(huán)是必不可少的，因?yàn)樾枰盟s小電壓死區(qū)來加快切換過程， 控制非線性因素 影響來提高靜動態(tài)性能，以及防止動態(tài)環(huán)流來保證安全換向。8 無論是邏輯無環(huán)流系統(tǒng)，還是錯位無環(huán)流系統(tǒng)，都可以

39、采用電子模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)選觸，前者 可節(jié)省一套電流調(diào)節(jié)器與觸發(fā)裝置，后者也可節(jié)省一套觸發(fā)裝置。習(xí)題1、一組晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)需要快速回饋制動時(shí)，為什么必須采用可逆線路？它有哪幾種型式？2、兩組晶閘管供電的可逆線路中有哪幾種環(huán)流？是如何產(chǎn)生和？環(huán)流對系統(tǒng)有何利弊？3、可逆系統(tǒng)中環(huán)流的基本控制方法是什么？觸發(fā)脈沖的零位控制與環(huán)流是什么關(guān)系？4、試分析自然環(huán)流系統(tǒng)正向制動過程中各階段的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及正、 反組晶閘管所處的狀態(tài)。5、自然環(huán)流可逆系統(tǒng)為什么要嚴(yán)格控制最小逆變角min 和最小整流角 min?系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)？6、試分別說明待逆變，本組逆變和它組逆變的原理，它們常出現(xiàn)在什么場合？7、在可

40、控環(huán)流系統(tǒng)中，試述可逆環(huán)流系統(tǒng)控制環(huán)流的原理。8、無環(huán)流可逆系統(tǒng)有幾種？它們消除環(huán)流的出發(fā)點(diǎn)是什么？9、根據(jù)無環(huán)流邏輯控制器原理圖，分析系統(tǒng)在正向起動時(shí)，邏輯控制器中各點(diǎn)的狀態(tài)；若系統(tǒng)進(jìn) 行正向制動時(shí)，邏輯控制器中各點(diǎn)的狀態(tài)又如何變化？試分析邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的正向制動過程。10、為什么邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的切換過程比有環(huán)流系統(tǒng)的切換過程長？這是由哪些因素造成的？11、無環(huán)流邏輯控制器中為什么必須設(shè)置封鎖延時(shí)和開放延時(shí)？延時(shí)過大或過小對系統(tǒng)運(yùn)行有何 影響？第四章 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)資料匯總內(nèi)容摘要：1采用電力晶體管等全控式電力電子器件構(gòu)成的直流PWM調(diào)速系統(tǒng)，由于其具有線路簡單、調(diào)速范圍寬、動態(tài)性能好、功

41、耗低、效率高和功率因數(shù)高等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此隨著全控式電力電子 器件的不斷發(fā)民，這種系統(tǒng)有著日益廣泛的應(yīng)用前景。閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜、動態(tài)分析和以前討論的直流調(diào)速系統(tǒng)基本上一樣，只需對有所不同的主電路、PWM控制電路以及其它特殊問題進(jìn)行討論。2 PWM的主電路即 PWM變換器，是一種采用脈沖寬度調(diào)制的直流斬波器。從是否可逆角度可將 PWM變換器分成可逆和不可逆兩類。從一個電力晶體管構(gòu)成的簡單不可逆變換器可推導(dǎo)出在VT導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)的電路電壓平衡方程式didU s Rid L d E 0 t tondtdid0 Rid L d Eton t Tdt它們是用于計(jì)算分析的基本關(guān)系。 在簡單不可逆 PW

42、M變換器中， i d不能反向， 故不能產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩、 增加一個 GTR構(gòu)成 VT1 與 VT2交替開關(guān)電路，可產(chǎn)生制動電流，故其運(yùn)行象限可擴(kuò)展至一、二兩個 象限。從線路結(jié)構(gòu)上看，可逆 PWM變抉器叉可分為 H型、T型和 M型。在 4 個電力晶體管（ VT1一 VT4）組成的可逆 PWM變換器中，由于電力晶體管驅(qū)動脈沖的不同，又可分為雙極式、單極式和受 限單極式。 其中雙極式調(diào)速系統(tǒng)的動、 靜態(tài)性能最好， 但由于上、 下兩管易發(fā)主直通 可靠性最低。 單極式在提高可靠性和降低開關(guān)損耗方面都優(yōu)于雙極式， 而受限單極式則徹底避免了上、 下兩管直通的可能性，可靠性最高，但由于輕載時(shí)會引起電流斷續(xù)，故使調(diào)

43、速系統(tǒng)動、靜態(tài)性能變差。下面列出幾種 PWM變換器的 U df (U s) 關(guān)系：不可逆：Udton U sT U s可逆：雙極式Ud(2ton1)Us單極式tTonUs受限單極式Udton U s TUs tonUs tds電流連續(xù)電流斷續(xù)3 在 PWM直流調(diào)速系統(tǒng)中，電樞電流與轉(zhuǎn)速均在脈動，所謂機(jī)械特性，實(shí)際上是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下的平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。帶制動電流通路的不可逆PWM與雙極式、單極式 PWM的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)電壓、電流波形相似，故機(jī)械特性類似，只不過前者在一、二象限，后者擴(kuò)展至三、四象限。電流邊續(xù)情況下機(jī)械特性方程式為UsCeCReIdn0RCe定性分析受限單極式 PWM調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性，

44、可知其輕載時(shí)電流斷續(xù)而使特性呈現(xiàn)非線性。4屬于 PWM調(diào)速系統(tǒng)特有的控制電路是脈寬調(diào)制器UPW、調(diào)制波發(fā)生器 GM、邏輯延時(shí)環(huán)節(jié) DLD以及電力晶體管的基極驅(qū)動電路GD。其中最關(guān)鍵的是 UPW，常用的 UPW有用鋸齒波或三角波作調(diào)制信號的，有用多諧振蕩器加單穩(wěn)態(tài)組成的，也有數(shù)字式的，基本原理相仿，都通過改變控制電壓Uc 來調(diào)節(jié)輸出脈沖電壓寬度。 DLD的主要作用是避免電力晶體管在交替工作時(shí)造成上下兩管直通使電源短路。而電力晶體管的基極驅(qū)動器則用于產(chǎn)生所需的基極電流波形，以保證GTR可靠工作。5 采用電力晶體管的 PWM調(diào)速系統(tǒng)下同于其它直流調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題主要有：電流與轉(zhuǎn) 速的脈動量計(jì)算； UPW和 PWM變換器的傳遞函數(shù)；電力晶體管的安全工作區(qū)與緩沖電路；電 力晶體管的開關(guān)過程、開關(guān)損耗及最佳開關(guān)頻率；泵升電壓限制等。6 對不可逆和單極式可逆 PWM調(diào)速系統(tǒng)在電流連續(xù)情況下的電流脈動與轉(zhuǎn)速脈動進(jìn)行分析，得到id(1 )T I TlIs2(1 )T 28TmTlos0.5 時(shí)，脈動量達(dá)最大id max4TTl IsT 2 ososmax32TmTl脈寬調(diào)制器和 PWM變換器合起來可以看成是一個滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)在滿足 c 1/(3T)時(shí)，可近似為WPWM (s)K PWM