第一章直流電動機的控制

1、第一章第一章 直流電動機的控制直流電動機的控制 1-1 1-1 晶閘管供電直流電動機的機械特性晶閘管供電直流電動機的機械特性1.1.幾個基本概念幾個基本概念反電動勢：反電動勢：當磁場變化時，附近的導體會產生的感應電動勢，其當磁場變化時，附近的導體會產生的感應電動勢，其方向與原先加在線圈兩端的電壓正好相反。方向與原先加在線圈兩端的電壓正好相反。直流電動機是一種具有反電勢的負載直流電動機是一種具有反電勢的負載單相橋式整流單相橋式整流U U為變壓器二次繞組電壓為變壓器二次繞組電壓有效值有效值三相半波整流三相半波整流U U為變壓器二次繞組線電壓為變壓器二次繞組線電壓有效值有效值 三相橋式整流三相橋式整

2、流U U為變壓器二次繞組線電壓有效值為變壓器二次繞組線電壓有效值2.2.電流連續(xù)時電流連續(xù)時直流電動機的基本方程式直流電動機的基本方程式: :電流連續(xù)時，電流連續(xù)時， 越大，電壓越越大，電壓越小，小，n n越小越小不變時，電動機的轉速隨負載電不變時，電動機的轉速隨負載電流流 的增加而降低。的增加而降低。 過小導致電流不連續(xù)時，機械特性軟，不再是直線過小導致電流不連續(xù)時，機械特性軟，不再是直線 轉速變化轉速變化3. 3. 電流斷續(xù)時電流斷續(xù)時回路的電壓平衡方程式回路的電壓平衡方程式( (不計回路不計回路電阻電阻) )：式中，式中， 為變壓器二次繞組電壓為變壓器二次繞組電壓瞬時值，單相橋式整流及三

3、相瞬時值，單相橋式整流及三相半波整流為相電壓，三相橋式整半波整流為相電壓，三相橋式整流為線電壓流為線電壓結合兩個邊界條件結合兩個邊界條件: : 在晶閘管開始導通的瞬間在晶閘管開始導通的瞬間 ， 在晶閘管關斷的瞬間在晶閘管關斷的瞬間 ， 以及直流電動機基本方程以及直流電動機基本方程 得到轉速與導通角得到轉速與導通角、觸發(fā)角觸發(fā)角的關系：的關系：根據(jù)根據(jù) 平均值求法，可得平均值求法，可得 與與的關系：的關系：注意：電流斷續(xù)使得機械特性注意：電流斷續(xù)使得機械特性變軟，對調速產生不利影響。因變軟，對調速產生不利影響。因此需要接入此需要接入平波電抗器平波電抗器防止防止電流的斷續(xù)電流的斷續(xù)電流斷續(xù)的原因：

4、電流斷續(xù)的原因：整流器脈動數(shù)過少整流器脈動數(shù)過少平波電抗器電感量平波電抗器電感量L L過小過小由電動機負載所決定的電樞由電動機負載所決定的電樞電流過小電流過小 1-2 1-2 晶閘管一直流電動機調速系統(tǒng)晶閘管一直流電動機調速系統(tǒng)1.1.不可逆調速系統(tǒng)不可逆調速系統(tǒng)(1)(1)開環(huán)調速系統(tǒng)開環(huán)調速系統(tǒng)電樞與磁極分別由不同的電樞與磁極分別由不同的整流橋供電整流橋供電( (左邊為電樞，左邊為電樞，右邊為磁極，即勵磁右邊為磁極，即勵磁) )，這，這樣可以保持基本恒定的磁通。樣可以保持基本恒定的磁通。調節(jié)可控整流器的移相角調節(jié)可控整流器的移相角 ，改變它的輸出電壓就可以，改變它的輸出電壓就可以調節(jié)電機的

5、轉速調節(jié)電機的轉速缺點：缺點：無調速精度可言，只能用于調速要求不高的場合無調速精度可言，只能用于調速要求不高的場合(2)(2)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)中速度給定信號系統(tǒng)中速度給定信號ug與與實際速度反饋信號實際速度反饋信號ufn相比相比較，將它們的差額經放較，將它們的差額經放大以后去控制整流橋的輸大以后去控制整流橋的輸出電壓，使系統(tǒng)向消除差額的方向調節(jié)，以使實際轉速出電壓，使系統(tǒng)向消除差額的方向調節(jié)，以使實際轉速最后等于給定值。最后等于給定值。缺點：缺點：在速度給定發(fā)生突變時，整流橋的輸出電壓變化在速度給定發(fā)生突變時，整流橋的輸出電壓變化很大，可能會引起電機電樞電流劇增，使晶閘管損

6、壞。很大，可能會引起電機電樞電流劇增，使晶閘管損壞。此外，電流的急劇變化也會導致直流電機換向惡化，此外，電流的急劇變化也會導致直流電機換向惡化，并引起電機轉矩的劇變，對傳動系統(tǒng)產生猛烈的沖擊，并引起電機轉矩的劇變，對傳動系統(tǒng)產生猛烈的沖擊，這是不允許的。這是不允許的。( (放大電路和觸發(fā)電路可以分別參考模擬電路和電力電放大電路和觸發(fā)電路可以分別參考模擬電路和電力電子變流技術子變流技術) )(3)(3)雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的控制方案雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的控制方案系統(tǒng)中包括兩個反饋控制閉環(huán)，其內環(huán)是電流控制環(huán)，系統(tǒng)中包括兩個反饋控制閉環(huán)，其內環(huán)是電流控制環(huán)，外環(huán)是速度控制環(huán)外環(huán)是速度控制環(huán)電流調節(jié)過程：電流調

7、節(jié)過程：當電流調節(jié)器的給定信號當電流調節(jié)器的給定信號un 大于電流反大于電流反饋信號饋信號ufi 時，經過調節(jié)器控制整流橋的移相角時，經過調節(jié)器控制整流橋的移相角 , ,使整使整流輸出電壓升高流輸出電壓升高, ,電樞電流增大；反之，當給定信號小電樞電流增大；反之，當給定信號小于電流反饋信號時，使整流橋輸出電壓降低，電流減小，于電流反饋信號時，使整流橋輸出電壓降低，電流減小，力圖使電樞電流與電流給定值相等。力圖使電樞電流與電流給定值相等。優(yōu)點：優(yōu)點：雙閉環(huán)調速系統(tǒng)連接上的特點是速度調節(jié)器的輸雙閉環(huán)調速系統(tǒng)連接上的特點是速度調節(jié)器的輸出作為電流調節(jié)器的給定來控制電動機的電流和轉矩。出作為電流調節(jié)器的給定來控制電動機的電流和轉矩。這樣做的好處在于可以根據(jù)給定速度與實際速度的差額這樣做的好處在于可以根據(jù)給定速度與實際速度的差額及時地控制電機的轉矩，使在速度差值比較大時電機轉及時地控制電機的轉矩，使在速度差值比較大時電機轉矩大，速度變化快，以便盡快地把電機轉速拉向給定值，矩大，速度變化快，以便盡快地把電機轉速拉向給定值，實現(xiàn)調速過程的快速