可控直流電源-電動機系統(tǒng)復習.ppt

1、2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),1,運動控制系統(tǒng)-復習,基本概念 例題習題 時間安排,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),2,直流電動機的調速方法,直流電動機轉速和其它參量之間的穩(wěn)態(tài)關系可表示為：,轉速（r/min） 電樞電壓(V) 電樞電流(A),電樞回路總電阻() 勵磁磁通（Wb） 由電機結構決定的電 動勢常數。,式中：,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),3,調節(jié)直流電動機的轉速的方法,改變電樞回路電阻調速法 減弱磁通調速法 調節(jié)電樞電壓調速法,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),4,三種調速方法之比較,改變電樞回路電阻調速只能對電動機轉速作有級的調節(jié)，轉速的穩(wěn)定性差

2、，調速系統(tǒng)效率低。 減弱磁通調速能夠實現平滑調速，但只能在基速（額定轉速）以上的范圍內調節(jié)轉速。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),5,調節(jié)電樞電壓調速所得到的人為機械特性與電動機的固有機械特性平行，轉速的穩(wěn)定性好，能在基速（額定轉速）以下實現平滑調速。 直流調速系統(tǒng)往往以調壓調速為主，只有當轉速要達到基速以上時才輔以弱磁調速。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),6,第1章 可控直流電源-電動機系統(tǒng),內容提要： 相控整流器-電動機調速系統(tǒng) 直流PWM變換器-電動機系統(tǒng) 調速系統(tǒng)性能指標,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),7,1.1 相控整流器-電動機系統(tǒng) （簡稱V-M系統(tǒng)）,

3、直流調速系統(tǒng)的硬件結構至少包含了兩個部分： 調節(jié)直流電動機電樞電壓的直流電源 被調節(jié)轉速的直流電動機 可控直流電源主要有兩大類，第一類是相控整流器，它把交流電源直接轉換成可控的直流電源。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),8,1.1.1 相控整流器,圖14 相控整流器-電動機調速系統(tǒng)原理圖 VT晶閘管可控整流器 GT-觸發(fā)裝置,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),9,晶閘管可控整流器的優(yōu)缺點,功率放大倍數高 晶閘管可控整流器的功率放大倍數在104以上，其門極電流可以直接用電子控制。 響應速度快 晶閘管的控制作用是毫秒級的，系統(tǒng)的動態(tài)性能得到了很大的改善。 調速方便 經濟可靠,優(yōu)點：,

4、2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),10,晶閘管可控整流器的優(yōu)缺點,可逆運行有困難 由于晶閘管是單向導電的，給電機的可逆運行帶來困難。 要有保護措施 晶閘管對過電壓、過電流和過高的du/dt與di/dt都十分敏感，超過允許值時會損壞晶閘管。 由諧波與無功功率引起電網電壓波形畸變，殃及附近用電設備，造成電力公害。 需要在電網中增設無功補償裝置和諧波濾波裝置。,缺點：,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),11,1.1.2 相控整流器-電動機系統(tǒng)的特殊問題,1觸發(fā)脈沖相位控制 在如圖可控整流電路中，調節(jié)觸發(fā)裝置 GT 輸出脈沖的相位，即可很方便地改變可控整流器 VT 輸出瞬時電壓 ud 的波

5、形，以及輸出平均電壓 Ud 的數值。 問題：可控硅導通、關 斷的條件是什么？,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),12,瞬時電壓平衡方程,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),13,整流電壓的平均值計算,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),14,表1-1 不同整流電路的整流電壓值,-整流變壓器二次側額定相電壓的有效值 - = 0 時的整流電壓波形峰值 交流電源一周內的整流電壓脈波數 整流電壓的平均值。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),15,整流與逆變狀態(tài),當 0 0 ，晶閘管裝置處于整流狀態(tài)，電功率從交流側輸送到直流側； 當 /2 max 時， Ud0 0 ，裝置處于有源逆變

6、狀態(tài)，電功率反向傳送。 為避免逆變顛覆，應設置最大的移相角限制。相控整流器的電壓控制曲線如下圖,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),16,逆變顛覆限制,通過設置控制電壓限幅值，來限制最大觸發(fā)角。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),17,2電流脈動及其波形的連續(xù)與斷續(xù),輸出電流是脈動電流 交流電源一周內存在的脈波數m與整流電 路的形式相關 由于電流波形的脈動，可能出現電流連 續(xù)和斷續(xù)兩種情況 電樞電流平均值Id由負載轉矩決定,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),18,在Id上升階段，電感 儲能； 在Id下降階段，電 感中的能量將釋放 出來維持電流連 續(xù)。 電流連續(xù)的條件: V-M系

7、統(tǒng)主電路電 感足夠大 或負載足夠大,圖15 V-M系統(tǒng)的電流波形 (a) 電流連續(xù),2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),19,圖15 V-M系統(tǒng)的電流波形 （b）電流斷續(xù),當負載電流較小或電感較小時，電感中的儲能較少，等到Id下降到零時，造成電流波形斷續(xù)。,電流斷續(xù)產生的問題： 脈動電流產生脈動的轉矩，對生產機械不利 脈動電流（諧波電流）流入電網，對電網不利， 同時也增加電機的發(fā)熱。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),20,抑制電流脈動的措施,1）設置平波電抗器 2）增加整流電路的相數 3）采用多重化技術,在V-M系統(tǒng)中，脈動電流會產生脈動的轉矩，對生產機械不利，同時也增加電機的發(fā)熱

8、。為了避免或減輕這種影響，須采用抑制電流脈動的措施。主要措施有：,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),21,平波電抗器的設置 按低速輕載時保證電流連續(xù)為條件來選擇 平波電抗器的計算 單相橋式全控整流電路 三相半波整流電路 三相橋式整流電路,平波電抗器的設置與計算,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),22,多重化整流電路,并聯多重聯結的12脈波整流電路,將多個基本單元電路或多個整流機組按照一定的 方式多重連接而復合使用，以構成多脈波的輸 出，即所謂的多重化結構。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),23,1.1.3 相控整流直流調速系統(tǒng)的 機械特性及數學模型,當電流連續(xù)時，VM系統(tǒng)的

9、機械特性方程式為,1相控整流器電動機系統(tǒng)的機械特性,（18）,式中,電機在額定磁通下的電動勢系數,電樞回路總電阻,電樞回路電阻,電抗器電阻,整流裝置內阻。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),24,V-M系統(tǒng)的機械特性方程式還可以寫為,由上式可見 改變控制角，得一族平行直線，如圖所示。 圖中電流較小的部分畫成虛線，表明這時電流波形可能斷續(xù)，公式（1-9）已經不適用了。,電流連續(xù)時V-M系統(tǒng)的機械特性,（1-9）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),25,上述分析說明： 只要電流連續(xù)，晶閘管可控整流器就可以看成是一個線性的可控電壓源。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),26,當電流

10、斷續(xù)時，由于非線性因素，機械特性方程要復雜得多。以三相半波整流電路構成的V-M系統(tǒng)為例，電流斷續(xù)時機械特性須用下列方程組表示 (1-10) (1-11) 式中 - 阻抗角； - 一個電流脈波的導通角。,電流斷續(xù)情況,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),27,電流斷續(xù)機械特性計算,當阻抗角 值已知時，對于不同的控制角，可用數值解法求出一族電流斷續(xù)時的機械特性。 對于每一條特性，求解過程都計算到 = 2/3為止，因為 角再大時，電流便連續(xù)了。對應于 = 2/3 的曲線是電流斷續(xù)區(qū)與連續(xù)區(qū)的分界線。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),28,V-M系統(tǒng)機械特性,圖1-6 完整的V-M系統(tǒng)機械

11、特性,在電流連續(xù)區(qū)， 顯示出較硬的機械特性；,在電流斷續(xù)區(qū)，機械特性很軟，呈顯著的非線性，理想空載轉速翹得很高。,只要主電路電感足夠大，就可以近似的只考慮連續(xù)段,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),29,2晶閘管觸發(fā)電路和整流裝置的數學模型,晶閘管觸發(fā)電路和整流電路的特性是非線性的。 在設計調速系統(tǒng)時，只能在一定的工作范圍內近似地看成線性環(huán)節(jié)， 得到了它的放大系數和傳遞函數后，用線性控制理論分析整個調速系統(tǒng)。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),30,放大系數的計算,圖1-7 晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出特性和Ks的測定,（1-12）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),31,晶

12、閘管觸發(fā)和整流裝置的輸入量是Uc，輸出量是Ud，晶閘管觸發(fā)電路和整流裝置的放大系數Ks 。 如果沒有得到實測特性，也可根據裝置的參數估算。,例如： 設觸發(fā)電路控制電壓的調節(jié)范圍為 Uc = 010V 相對應的整流電壓的變化范圍是 Ud = 0220V 可取 Ks = 220/10 = 22,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),32,圖18 晶閘管觸發(fā)與整流裝置的失控時間,失控時間和純滯后環(huán)節(jié),滯后作用是由晶閘管整流裝置的失控時間引起的。 失控時間是個隨機值。 最大失控時間是兩個相鄰自然換相點之間的時間，它與交流電源頻率和晶閘管整流器的類型有關。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),33

13、,式中，f交流電源頻率(Hz)， m一周內整流電壓的脈波數。,(1-13),2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),34,Ts 值的選取,一般采用平均失控時間 。 如果按最嚴重情況考慮，則取 。,表12 晶閘管整流器的失控時間,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),35,晶閘管觸發(fā)電路與整流裝置的傳遞函數,滯后環(huán)節(jié)的輸入為階躍信號1(t)，輸出要隔一定時間后才出現響應1(t-Ts)。 輸入輸出關系為：,傳遞函數為,（114）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),36,傳遞函數的簡化,按泰勒級數展開，可得,依據工程近似處理的原則，可忽略高次項，把 整流裝置近似看作一階慣性環(huán)節(jié),（1-16）

14、,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),37,動態(tài)結構框圖,圖19 晶閘管觸發(fā)與整流裝置動態(tài)結構圖,準確的,近似的,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),38,1.2 直流PWM變換器-電動機系統(tǒng),1.2.1直流PWM變換器 直流脈寬變換器，或稱直流PWM (Pulse Width Modulation)變換器，是在全控型電力電子器件問世以后出現的能取代相控整流器的直流電源。 PWM變換器的作用是：用PWM調制的方法，把恒定的直流電源電壓調制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓系列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調節(jié)電機轉速。 根據PWM變換器主電路的形式可分為可逆和不可逆兩大類。,2020

15、/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),39,1.不可逆PWM變換器,圖1-10 簡單的不可逆PWM變換器-直流電動機系統(tǒng) (a)主電路原理圖,Us直流電源電壓 C濾波電容器 VT功率開關器件 VD續(xù)流二極管 M直流電動機,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),40,在一個開關周期T內，有開、關兩種工作狀態(tài)，所以電壓平衡方程式分為兩個階段。 當0tton時，Ug為正，VT飽和導通，電源電壓Us通過VT加到直流電動機電樞兩端。 當 ton tT時，Ug為負，VT關斷，電樞電路中的電流通過續(xù)流二極管VD續(xù)流，直流電動機電樞電壓等于零。,工作原理,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),41,電壓和電流波

16、形,圖1-10 簡單的不可逆PWM變換器-直流電動機系統(tǒng) （b）電壓和電流波形,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),42,輸出電壓方程,直流電動機電樞兩端的平均電壓為 式中 為PWM波形的占空比。 改變占空比 ，即可改變直流電動機電樞平均電壓。 令 為PWM電壓系數，則在不可逆PWM變換器中,（1-17）,（1-18）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),43,缺點 只能單象限運行，沒有制動能力，原因是電流不能反向。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),44,有制動電流通路的不可逆PWM-直流電動機系統(tǒng),(a) 電路原理圖,圖1-11 有制動電流通路的不可逆PWM直流電動機系統(tǒng),電

17、路工作原理： VT1通，流過 正向電流 VT2通，流過 負向電流 Ug1= -Ug2 工作在1、2象限,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),45,電動狀態(tài)下運行,圖1-11 有制動電流通路的不可逆 PWM直流電動機系統(tǒng),(b) 一般電動狀態(tài)的電壓、電流波形,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),46,飽和導通， 截止，電流沿回路1流通。,當 時,截止， 續(xù)流，電流沿回路2流通。,的正脈沖比負脈沖寬， 始終為正。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),47,制動過程,UcUg1正脈沖變窄Ud,(c) 制動狀態(tài)的電壓、電流波形,由于機電慣性，轉速和反電勢來不及變化，造成EUd,使id反向，

18、使VD2止，VT2通。 制動狀態(tài)分為兩個工作階段。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),48,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),49,輕載電動狀態(tài),(d) 輕載電動狀態(tài)的電流波形,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),50,此時，電流較小，VT1關斷后， id經VD2續(xù)流時，還沒到T，電 流已到零，如圖所示。分四段： VT1通， id沿1流通，電動狀態(tài) VD2續(xù)流， id沿2流通，電動狀態(tài) VT2通， id沿3流通，制動狀態(tài) VD1續(xù)流， id沿4流通，制動狀態(tài),輕載電動狀態(tài),輕載時，電流可在正負之間脈動，平均電流等于負載電流，其波形如圖所示。,2020/9/4,第1章 直流調速系

19、統(tǒng),51,有制動電流通路的不可逆PWM-直流電動機系統(tǒng)小結,電路之所以為不可逆是因為平均電壓 Ud始終大于零， 電流能夠反向，而電壓和轉速不可反向。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),52,No Pains, No Gains,Beijing2008,不努力就無收獲,作業(yè)：1.8,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),53,2. 橋式可逆PWM變換器,可逆PWM變換器主電路有多種形式，如H型、T型等，最常用的是橋式（亦稱H形）電路，如圖1-12所示。 這時，電動機M兩端電壓的極性隨開關器件柵極驅動電壓極性的變化而改變，其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，這里只著重分析最常用的

20、雙極式控制的可逆PWM變換器。 雙極式- Ug1 = Ug4 =-Ug2 = -Ug3 VT1 、 VT4同時導通、同時斷開， VT2 、 VT3同時導通、同時斷開。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),54,T型電路,T型電路由兩個可控電力電子器件和與兩個續(xù)流二極管組成，所用元件少，線路簡單，構成系統(tǒng)時便于引出反饋， 適用于作為電壓低于50V的電動機的可控電壓源； 但是T型電路需要正負對稱的雙極性直流電源，電路中的電力電子器件要求承受兩倍的電源電壓，在相同的直流電源電壓下，其輸出電壓的幅值為H型電路的一半。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),55,橋式可逆PWM變換器 -主電路結構

21、,圖1-12 橋式PWM變換器電路,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),56,雙極式控制方式下的工作原理,正向運行狀態(tài)（ ton T/2） 第1階段，在 0 t ton 期間，Ug1 、 Ug4為正， VT1 、 VT4導通，Ug2 、 Ug3為負，VT2 、 VT3截止，電流 id 沿回路1流通，電動機M兩端電壓UAB = +Us 。 第2階段，在ton t T期間， Ug1 、 Ug4為負，VT1 、VT4截止，VD2、VD3續(xù)流， 并鉗位使VT2 、 VT3保持截止，電流 id 沿回路2流通，電動機M兩端電壓UAB = Us ；,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),57,反向運行

22、狀態(tài) 第1階段，在 0 t ton 期間， Ug2 、 Ug3為負，VT2 、 VT3截止，VD1 、 VD4 續(xù)流，并鉗位使 VT1 、 VT4截止，電流 id 沿回路4流通，電動機M兩端電壓UAB = +Us ；,雙極式控制方式下的工作原理,第2階段，在ton t T 期間， Ug2 、 Ug3 為正， VT2 、 VT3導通， Ug1 、 Ug4為負，使VT1 、 VT4保持截止，電流 id 沿回路3流通，電動機M兩端電壓UAB = Us ；,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),58,雙極式控制方式下的工作原理,停轉狀態(tài),正脈沖電壓的寬度等于負脈沖的寬度 平均輸出電壓 電動機停轉,2

23、020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),59,輸出平均電壓,在雙極式控制的可逆PWM變換器中,注意：占空比和電壓系數的關系，與不可逆PWM 變換器中的公式不一樣。,（1-19）,（1-20）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),60,調速范圍,調速時， 的可調范圍為01，10.5時， 為正，電機正轉， 當 0.5時， 為負，電機反轉， 當 = 0.5時， = 0 ，電機停止。 電機停轉，電壓與電流是什么情況?,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),61,雙極式控制的橋式可逆PWM變換器的優(yōu)點,電流一定連續(xù)； 電動機能在四象限運行； 電動機停止時有微振電流，消除了靜磨擦死區(qū)； 低速平穩(wěn)性好，

24、系統(tǒng)的調速范圍可達 1：20000左右 低速時，每個開關器件的驅動脈沖仍較寬有利于保證器件的可靠導通。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),62,雙極式控制方式的不足之處,4個開關器件在工作中都處于開關狀態(tài)，開關損耗大，且在切換時容易容易發(fā)生上、下橋臂直通的事故。 措施： 在上、下橋臂的驅動脈沖之間，設置邏輯延時。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),63,1.2.2 直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)的能量回饋問題,圖1-13 橋式可逆直流脈寬調速系統(tǒng)主電路的原理圖,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),64,電能回饋問題,由6個二極管組成的整流器，把電網提供的交流電整流成直流電。 直流

25、電源采用了大電容濾波。 當電動機工作在回饋制動狀態(tài)時，將動能變?yōu)殡娔芑仞伒街绷鱾取?由于二極管整流器的能量單向傳遞性，電能不可能通過整流裝置送回交流電網，只能向濾波電容充電。 由此形成了電能回饋問題。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),65,泵升電壓,對濾波電容充電的結果造成直流側電壓升高，稱作“泵升電壓”。 系統(tǒng)在制動時釋放的動能將表現為電容儲能的增高，所以要適當地選擇電容的電容量，或采取其它措施，以保護電力電子功率開關器件不被泵升電壓擊穿。 儲能的增量約等于電動機系統(tǒng)在制動時釋放的全部動能 。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),66,電力電子器件的耐壓限制著最高泵升電壓，因此電

26、容量就不可能很小，一般幾千瓦的調速系統(tǒng)所需的電容量達到數千微法。 在大容量或負載有較大慣量的系統(tǒng)中，不可能只靠電容器來限制泵升電壓，這時，可以采用下圖中的鎮(zhèn)流電阻 Rb 來消耗掉部分動能。分流電路靠開關器件 VTb 在泵升電壓達到允許數值時接通。,泵升電壓限制,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),67,泵升電壓限制電路,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),68,泵升電壓限制（續(xù)）,對于更大容量的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在二極管整流器輸出端并接逆變器，把多余的能量逆變后回饋電網。當然，這樣一來，系統(tǒng)就更復雜了。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),69,1.2.3 直流PWM調速系統(tǒng)

27、的數學模型及機械特性,1、PWM控制與變換器的數學模型,圖1 -14 PWM控制器與變換器的框圖 Ud -PWM變換器輸出的直流平均電壓 Ug-PWM控制器輸出到主電路開關器件的驅動電壓 UcPWM控制器的控制電壓,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),70,動態(tài)數學模型,式中: KsPWM控制與變換器的放大系數 TsPWM控制與變換器的延遲時間,（1-22）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),71,PWM裝置數學模型的近似,在與晶閘管相控整流電源相同的近似條件下，其傳遞函數可以表示為一個慣性環(huán)節(jié),當開關頻率為10kHz時，滯后時間 明顯小于相控整流電源。,（1-23）,2020/9/

28、4,第1章 直流調速系統(tǒng),72,2、PWM調速系統(tǒng)的機械特性,脈寬調制變換器的輸出電壓是高度和頻率一定、寬度可變的脈沖序列。 改變平均輸出的電壓的大小，可以調節(jié)電機的轉速。 脈動的電壓將導致轉矩和轉速的脈動。 在脈寬調速系統(tǒng)中，開關頻率一般在10kHz左右，使得最大電流脈動量在額定電流的5%以下，轉速脈動量不到額定轉速的萬分之一。 機械特性是指平均轉速與平均轉矩 （電流）的關系。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),73,帶制動電流通路的不可逆電路的電壓方程,式中的R、L分別為電樞電路的電阻和電感,（1-24）,（1-25）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),74,雙極式控制的可逆電

29、路的電壓方程,（1-24）,（1-25a）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),75,電壓平均值方程,按電壓方程求一個周期內的平均值，即可導出機械特性方程式，平均電壓 不可逆PWM變換器 雙極性可逆PWM變換器 平均電流 電樞電感壓降的均值 轉速 平均值方程可以寫成：,（1-26）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),76,機械特性方程,用轉矩來表示為,（1-27）,式中:Cm 電機在額定磁通下的轉矩系數， Cm = KmN ； n0理想空載轉速，與電壓系數成正比， n0 = Us / Ce 。,（1-28）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),77,直流PWM調速系統(tǒng)的機械特性,

30、圖1-15 脈寬調速系統(tǒng)的機械特性曲線,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),78,說 明,圖中所示的機械曲線是電流連續(xù)時脈寬調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 圖中僅繪出了第一、二象限的機械特性，它適用于帶制動作用的不可逆電路，雙極式控制可逆電路的機械特性與此相仿，只是擴展到第三、四象限了。 對于電機在同一方向旋轉時電流不能反向的電路，輕載時會出現電流斷續(xù)現象，把平均電壓抬高，在理想空載時，Id = 0 ，理想空載轉速會翹到 n0sUs / Ce 。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),79,1.3 調速系統(tǒng)性能指標,1.3.1 調速范圍和靜差率 控制要求： 任何一臺需要控制轉速的設備，其生產工藝對

31、調速性能都有一定的要求。歸納起來，對于調速系統(tǒng)的轉速控制要求有以下三個方面(穩(wěn)態(tài))： 調速在一定的最高轉速和最低轉速范圍內，分擋地 （有級）或 平滑地（無級）調節(jié)轉速； 穩(wěn)速以一定的精度在所需轉速上穩(wěn)定運行，在各種干 擾下不允許有過大的轉速波動，以確保產品質 量； 加、減速頻繁起、制動的設備要求加、減速盡量快， 以提高生產率；不宜經受劇烈速度變化的機 械則要求起，制動盡量平穩(wěn)。,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),80,1. 調速范圍,生產機械要求電動機在額定負載情況下所需的最高轉速和最低轉速之比稱為調速范圍，用字母D來表示 對于基速以下的調速系統(tǒng)而言 。 對于少數負載很輕的機械，也可用實

32、際負載時的轉速來定義最高轉速 和最低轉速 。,（1-29）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),81,2. 靜差率,當系統(tǒng)在某一轉速下運行時，負載由理想空載增加到額定值時電動機轉速的變化率，稱為靜差率s。 用百分數表示 式中： 理想空載轉速， 負載從理想空載增大到額定值時電機所 產生的轉速降落。,（1-30）,（1-31）,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),82,機械特性與靜差率,額定轉速降,是一個恒值。,調速系統(tǒng)在不同電壓下的機械特性是互相平行的，兩者的硬度相同。,圖1-16 不同轉速下的機械特性,2020/9/4,第1章 直流調速系統(tǒng),83,機械特性與靜差率,調速系統(tǒng)在不同電壓下的理想空載轉速不一樣。 理想空載轉速越低時，靜差率越大。 同樣硬度的機械特性，隨著其理想空載轉速的降低，其靜差率會