直流電機小結_第1頁
直流電機小結_第2頁
直流電機小結_第3頁
直流電機小結_第4頁
直流電機小結_第5頁
已閱讀5頁,還剩54頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、第四章第四章 直流調(diào)速系統(tǒng)小結直流調(diào)速系統(tǒng)小結 直流拖動控制系統(tǒng) 內(nèi)容提要: 直流調(diào)速方法 直流調(diào)速電源 直流調(diào)速控制 G-M系統(tǒng) V-M系統(tǒng) PWM系統(tǒng)2.1.2 直流電動機的調(diào)速方法 直流電動機轉速表達式為: 式中,n 為電動機轉速(r/min); 為電樞電壓(V); 為電樞電流(A); 為電樞回路電阻(); 為勵磁磁通(Wb); 為電動機結構決定的電勢常數(shù)。2aaaaeeeemUI RRnKUTkk kaUaIaReK由式2.1.1可知,直流電動機有三種調(diào)速方法:(1) 調(diào)節(jié)電樞電壓。(2) 調(diào)節(jié)勵磁磁通。(3) 改變電樞附加電阻。三種調(diào)速方法的機械特性如圖2.1.2所示。圖2.1.2直

2、流電動機人為機械特性曲線nT0213321(b)nT001R2R4R3R1234RRRR(c)2.1.3 調(diào)速指標 不同的生產(chǎn)機械,其工藝要求電氣控制系統(tǒng)具 有不同的調(diào)速性能,其指標分為靜態(tài)和動態(tài)調(diào) 速指標。1.靜態(tài)調(diào)速指標(1)調(diào)速范圍電動機在額定負載下,運行的最高轉速與最低轉速之比稱為調(diào)速范圍,用D表示,即 (2.1.2) 注意:對非弱磁的調(diào)速系統(tǒng),電動機的最高轉速 即為額定轉速 。 minmaxnnD maxnNn(2)靜差率靜差率是指電動機穩(wěn)定運行時,當負載由理想空載增加至額定負載時,對應的轉速降落 與理想空載轉速 之比,用百分數(shù)表示為靜差率反映了電動機轉速受負載變化的影響程度,它與機

3、械特性硬度有關,還與理想空載轉速有關。如圖2.1.3所示,A點靜差率1%,B點靜差率10%,那么能滿足最低轉速時的靜差率,其它轉速時也必然能滿足。000100%100%NNnnnsnnNn0n(3)調(diào)速范圍與靜差率的關系 在調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中,額定轉速為最高轉速,靜差 率為最低轉速時的靜差率,則最低轉速為snsnsnnnnNNNN)1 ( min0min調(diào)速范圍與靜差率應滿足下列關系式:由以上公式可知,當一個調(diào)速系統(tǒng)機械特性硬度( )一定時,對靜差率要求越高,即靜差率越小,允許的調(diào)速范圍也越小。NNnssnnnD)1 (minmaxNn2. 動態(tài)調(diào)速指標 動態(tài)性能指標包括跟隨性能和抗干擾性能兩類。

4、(1)跟隨性能指標 通常以輸出量初始值為零、給定信號階躍變化下的過渡過程作為典型的跟隨過程,即階躍響應。跟隨性能指標有下列各項: 上升時間 :在典型的階躍響應跟隨過程中,輸出量從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值 所經(jīng)過的時間稱為上升時間,它表示動態(tài)響應的快速性,如圖2.1.4所示。rtc圖2.1.4典型階躍響應曲線和跟隨性能指標 超調(diào)量 :在典型的階躍響應過程中,輸出量超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量與穩(wěn)態(tài)值之比,用百分數(shù)表示,稱為超調(diào)量: 超調(diào)量反映系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。超調(diào)量越小,則相對穩(wěn)定性越好,即動態(tài)響應比較平穩(wěn)。%100%maxccc 調(diào)節(jié)時間 :調(diào)節(jié)時間又稱過渡過程時間,它衡量系統(tǒng)整個調(diào)節(jié)過程的快慢。原則

5、上應從給定量階躍變化起到輸出量完全穩(wěn)定下來為止的時間。實際系統(tǒng)一般在階躍響應曲線的穩(wěn)態(tài)值附近,取 (或 )的范圍作為允許誤差帶,以響應曲線達到并不再超出該誤差帶所需的最短時間,定義為調(diào)節(jié)時間,如圖2.1.4所示。st%5%2(2)抗擾性能指標 一般是以系統(tǒng)穩(wěn)定運行中,突加負載的階躍擾動后的動態(tài)過程作為典型的抗擾過程,并由此定義抗擾性能指標,如圖2.1.5所示。圖2.1.5 突加負載時的動態(tài)過程和抗擾性能指標 動態(tài)降落 :系統(tǒng)穩(wěn)定運行時,突加一定數(shù)值的擾動后引起轉速的最大降落值 叫做動態(tài)降落,用輸出量原穩(wěn)態(tài)值 的百分數(shù)來表示。輸出量在動態(tài)降落后逐漸恢復,達到新的穩(wěn)態(tài)值 ,( )是系統(tǒng)在該擾動作用

6、下的穩(wěn)態(tài)降落。動態(tài)降落一般都大于穩(wěn)態(tài)降落(即靜差)。調(diào)速系統(tǒng)突加額定負載擾動時的動態(tài)降落稱作動態(tài)速降 。%maxcmaxc1c2c21cc%maxn 恢復時間 :從階躍擾動作用開始,到被調(diào)量進入離穩(wěn)態(tài)值的 或 的區(qū)域內(nèi)為止所需要的時間。 震蕩次數(shù)N:震蕩次數(shù)為在恢復時間內(nèi)被調(diào)量在穩(wěn)態(tài)值上下擺動的次數(shù),它代表系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗擾能力強弱。ft%5%2開環(huán)V-M系統(tǒng)M+- -dU-gU觸發(fā)器gU 當生產(chǎn)機械對調(diào)速性能要求不高時,可采用開環(huán)調(diào)速系統(tǒng),方框圖如圖2.2.1所示。改變參考電壓 的大小,即可改變觸發(fā)脈沖的控制角,從而使直流電動機的電樞電壓 變化,以達到改變電動機轉速的目的。但開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速

7、范圍不大。 dU單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)M- -dU-ctU= =GTGT1pR2pR0R0R1RbRfnU+ +dLTGTG+ +- -*nU00000dI-+VTVT2RfR圖2.2.3系統(tǒng)靜態(tài)結構圖 PKSKeC1*nUfnUnUctU0dUdRIn利用疊加原理,可得系統(tǒng)的靜特性方程為 )1 ()1 (/1/1/11*KCRIKCUKKCKKCRICKKUCKKRIUnedenspespedespneSpdn開環(huán)放大倍數(shù)前向各環(huán)節(jié)乘積對擾動量開環(huán)放大倍數(shù)前向通道各環(huán)節(jié)乘積對給定eSpCKKK1式中, 稱閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)。(1)靜態(tài)速降小,特性硬 在同樣負載下,兩者的轉速降落分別為 它們

8、之間關系為 (2.2.4)在同一負載下,閉環(huán)速降減小到開環(huán)時的 倍,因而閉環(huán)靜特性硬度大大提高。 deopICRn)1 (KCRInedclKnnopcl1K11(2)系統(tǒng)的靜差率減小,穩(wěn)速精度高 空載轉速相同時,開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率分別為: 當 時, (2.2.5)閉環(huán)時的靜差率較開環(huán)時降低至 倍。opopopnnS0clopnn00oclclclnnSKSSopcl1K11(3)系統(tǒng)的調(diào)速范圍大大提高如果電動機的最高轉速均為 ,且開、閉環(huán)系統(tǒng)要求的靜差率相同,則調(diào)速范圍分別為且將式(2.2.4)代入,得 Nn)1 (snsnDopNop)1 (snsnDclNclopclDKD)1 (

9、為使以上優(yōu)點充分顯現(xiàn),關鍵是提高閉環(huán)系統(tǒng)的放大系數(shù)K,須設置檢測與反饋裝置和足夠放大系數(shù)的調(diào)節(jié)器,這樣閉環(huán)系統(tǒng)便能獲得較開環(huán)系統(tǒng)硬得多的靜特性。 把上述四點概況起來,可得下述結論: 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬的多的穩(wěn)態(tài)特性,從而在保證一定靜差率的要求下,能夠提高調(diào)速范圍,為此所付出的代價是,須設置電壓放大器以及檢測與反饋裝置3. 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本性質 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有反饋控制的基本規(guī)律如下:(1)采用比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)系統(tǒng)為有靜差系統(tǒng)有靜差系統(tǒng)的實際轉速不等于給定轉速,因為從閉環(huán)靜特性得靜態(tài)速降為:U0是有靜差系統(tǒng)的一大特點declIKCRn)1 ( (2)閉環(huán)系統(tǒng)對于給定輸入絕

10、對服從 給定電壓 是和反饋電壓 相比較的量,又可稱作參考輸入量。 顯然給定電壓的一些微小變化,都會直接引起輸出量轉速的變化。在調(diào)速系統(tǒng)中,改變給定電壓就是在調(diào)整轉速。*nUfnU(3)轉速閉環(huán)系統(tǒng)的抗擾動性能 在閉環(huán)系統(tǒng)中,當給定電壓 不變時,使電 動機轉速發(fā)生變化(即系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉速偏離設定 值)的所有因素統(tǒng)稱為系統(tǒng)的擾動。*nU 閉環(huán)系統(tǒng)對檢測和給定環(huán)節(jié)本身的擾動無抑制能力,若測速發(fā)電機磁場不穩(wěn)定,引起反饋電壓 變化,使轉速偏離原值,這種由測速發(fā)電機本身誤差引起的轉速變化,閉環(huán)系統(tǒng)無抑制調(diào)節(jié)能力。 fnU(1)采用積分調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)圖2.2.17 積分調(diào)節(jié)器無靜差調(diào)速系統(tǒng) (2)

11、由比例積分調(diào)節(jié)器構成的無靜差)由比例積分調(diào)節(jié)器構成的無靜差系統(tǒng)系統(tǒng)圖2.2.19 比例積分調(diào)節(jié)器無靜差調(diào)速系統(tǒng) 圖2.2.22 帶電流截止無靜差調(diào)速系統(tǒng)原理圖(3)帶電流截止保護的無靜差調(diào)速系)帶電流截止保護的無靜差調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)圖2.3.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖 (4) 轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點3.1.1 脈寬調(diào)制的理論 許多工業(yè)傳動系統(tǒng)都是由公共直流電許多工業(yè)傳動系統(tǒng)都是由公共直流電源或蓄電池供電的。在多數(shù)情況下,源或蓄電池供電的。在多數(shù)情況下,都要求把固定的直流電源電壓變換都要求把固定的直流電源電壓變換為不同的電壓等級,例如地鐵列車、為不同的電壓等級,例如地鐵列車、無軌電車或由蓄電池供

12、電的機動車無軌電車或由蓄電池供電的機動車輛等輛等, ,它們都有調(diào)速的要求。它們都有調(diào)速的要求。 圖3.1.1 PWM調(diào)速系統(tǒng) (a)原理圖 (b)輸出電壓波形offt 圖圖3.1.1(a)3.1.1(a)中,假定中,假定IGBT VT1IGBT VT1先導通先導通 秒(忽略秒(忽略VT1VT1的管壓降,這期間電源電壓的管壓降,這期間電源電壓UaUa全部加到電樞上),然后關斷全部加到電樞上),然后關斷 秒,秒,電樞失去電源,經(jīng)二極管電樞失去電源,經(jīng)二極管VDVD續(xù)流。如此周續(xù)流。如此周而復始,則電樞端電壓波形如圖而復始,則電樞端電壓波形如圖3.1.1(b)3.1.1(b)中所示。電動機電樞端電壓

13、中所示。電動機電樞端電壓UdUd為其平均值:為其平均值: (3.1.13.1.1) 式中式中 ssonsoffonondUUTtUtttUontTttttonoffononont為負載率或占空比。改變?yōu)樨撦d率或占空比。改變,改變電壓,改變電壓,從而實現(xiàn)電動機的平滑調(diào)速:從而實現(xiàn)電動機的平滑調(diào)速: 定寬調(diào)頻法:定寬調(diào)頻法: 保持一定,使保持一定,使 在在0 0范圍內(nèi)變化;范圍內(nèi)變化; 調(diào)寬調(diào)頻法:調(diào)寬調(diào)頻法: 保持一定,使保持一定,使 在在0 0范圍內(nèi)變化;范圍內(nèi)變化; 定頻調(diào)寬法:定頻調(diào)寬法: 保持一保持一定,使定,使 在在0 0T T范圍內(nèi)變化。范圍內(nèi)變化。ontofftofftTttoff

14、onont 圖3.1.2 不可逆PWM變換器(a)原理圖 (b) 電壓電流波形具備制動能力的PWM變換器3.1.3 可逆可逆PWM變換器變換器可逆PWM變換器電路的結構形式有H型和T型等類,這里主要討論常用的H型變換器,它是由四個功率管和四個續(xù)流二極管組成的橋式電路。1. 雙極性可逆PWM變換器 雙極式工作制的特點是,四個功率管IGBT 的柵極驅動電壓分為兩組。VT1和VT4同時 導通和關斷,其柵極驅動電壓 ; VT2和VT3同時導通和關斷,其柵極驅動 電壓 。41ggUU32ggUU2. 單極式可逆PWM變換器當靜、動態(tài)性能要求較低時,可采用單極式PWM變換器。其電路和雙極式的一樣,見圖3.

15、1.5(a),不同之處在于驅動信號。在單極式變換器中, ,具有與雙極式一樣正負交替的脈沖波形,使VT1和VT2交替導通。VT3和VT4的驅動信號改成因電動機的轉向而施加不同的直流控制信號。21gguu3.2 PWM調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 PWM開環(huán)傳動系統(tǒng)的簡單原理圖如圖3.2.1所示,其控制電路主要由脈寬調(diào)制器、功率開關器的驅動電路和保護電路組成,其中最關鍵的部件是脈寬調(diào)制器。2. 位置隨動系統(tǒng)的主要組成部件位置隨動系統(tǒng)的主要組成部件 位置隨動系統(tǒng)的基本組成,其原理圖如圖位置隨動系統(tǒng)的基本組成,其原理圖如圖2-1所所示。示。 這是一個電位器式位置隨動系統(tǒng),用來實現(xiàn)雷達這是一個電位器式位置隨動系統(tǒng)

16、,用來實現(xiàn)雷達天線的跟蹤控制。這個系統(tǒng)由以下幾個部分組成:天線的跟蹤控制。這個系統(tǒng)由以下幾個部分組成: (1 1)位置檢測器)位置檢測器 (2 2)電壓比較放大器)電壓比較放大器 (3 3)可逆功率放大器)可逆功率放大器 (4 4)執(zhí)行機構)執(zhí)行機構 圖4.1.1 電位器式位置隨動系統(tǒng)原理圖圖4.1.1 電位器式位置隨動系統(tǒng)原理圖圖4.1.1電位器式位置隨動系統(tǒng)原理圖u 位置信號檢測裝置 位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別在于信號位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別在于信號的檢測。的檢測。 位置隨動系統(tǒng)要控制的量一般是位置隨動系統(tǒng)要控制的量一般是直線位移直線位移或角位移或角位移, , 組成位置環(huán)時必須通過檢

17、測裝置將組成位置環(huán)時必須通過檢測裝置將它們轉換成一定形式的它們轉換成一定形式的電量電量,這就需要位移檢,這就需要位移檢測裝置。測裝置。 位置隨動系統(tǒng)中常用的位移檢測裝置有位置隨動系統(tǒng)中常用的位移檢測裝置有自自整角機、旋轉變壓器、感應同步器、光電編碼整角機、旋轉變壓器、感應同步器、光電編碼盤盤等。等。4.2.1自整角機(BS) 自整角機是一種感應式同步微型電機。自整角機是一種感應式同步微型電機。廣泛應用于顯示裝置和隨動系統(tǒng)中,使機廣泛應用于顯示裝置和隨動系統(tǒng)中,使機械上互不相連的兩根活多根軸能自動保持械上互不相連的兩根活多根軸能自動保持相同的轉角變化,才呈同步旋轉。在系統(tǒng)相同的轉角變化,才呈同步

18、旋轉。在系統(tǒng)中通常是兩臺或多臺組合使用。與指令軸中通常是兩臺或多臺組合使用。與指令軸相聯(lián)的稱發(fā)送機,與執(zhí)行軸相聯(lián)的稱接收相聯(lián)的稱發(fā)送機,與執(zhí)行軸相聯(lián)的稱接收機。機。 按用途不同,自整角機可分為力矩式按用途不同,自整角機可分為力矩式自整角機和控制式自整角機兩類。自整角機和控制式自整角機兩類??刂剖阶哉菣C控制式自整角機是作為是作為轉角電壓轉角電壓變換器變換器用的。使用的。使用時,將用時,將兩臺自兩臺自整角機整角機的定子繞的定子繞組出線端用三根組出線端用三根導線連接起來,導線連接起來,發(fā)送機發(fā)送機BST轉子轉子繞組接單相交流繞組接單相交流勵磁電源,而接勵磁電源,而接收機轉子繞組輸收機轉子繞組輸出時

19、反映角位移出時反映角位移的信號,如的信號,如圖圖4.2.2所示。該發(fā)所示。該發(fā)送機的單相交流送機的單相交流勵磁電壓勵磁電壓Uf的表的表達式為:達式為:( )sinffmutUt 自整角機的輸出電壓為自整角機的輸出電壓為:Ubs =Ubsmsinsin (t-+90o)式中式中 -失調(diào)角,失調(diào)角,=1-2。這樣,當失調(diào)角為零時,輸出電壓也為這樣,當失調(diào)角為零時,輸出電壓也為0,正,正好符合實際需要。同時可以看出,輸出電好符合實際需要。同時可以看出,輸出電壓壓Ubs的幅值與發(fā)送機或接收機本身的絕的幅值與發(fā)送機或接收機本身的絕對位置無關,只與其相對的失調(diào)角對位置無關,只與其相對的失調(diào)角的正的正弦成正比。弦成正比。4.2.2 旋轉變壓器(BR) 旋轉變壓器是一種特制的兩相旋轉電動旋轉變壓器是一種特制的兩相旋轉電動機,由定子和轉子兩部分組成。機,由定子和轉子兩部分組成。 在定子和轉子上各有兩套在空間正交的繞在定子和轉子上各有兩套在空間正交的繞組。當

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論