變流技術(shù)與運(yùn)動(dòng)控制--第 3 課

1、（三）（三） 橋式可逆橋式可逆PWMPWM變換器變換器 控制用變換器：控制用變換器： 改變直流電動(dòng)機(jī)兩端改變直流電動(dòng)機(jī)兩端電壓極性電壓極性，需要可逆變換器。即，需要可逆變換器。即通過(guò)改變開(kāi)關(guān)器件通過(guò)改變開(kāi)關(guān)器件柵極驅(qū)動(dòng)電壓極性柵極驅(qū)動(dòng)電壓極性來(lái)改變直流電動(dòng)機(jī)兩來(lái)改變直流電動(dòng)機(jī)兩端的極性。端的極性。 控制方式有控制方式有多種多種： （1 1）雙極式雙極式 （2 2）單極式單極式 （3 3）受限單極式受限單極式 這里只著重分析最常用的這里只著重分析最常用的雙極式控制雙極式控制的可逆的可逆PWMPWM變換變換器器，即，即 H H形橋式可逆形橋式可逆PWMPWM變換器工作原理變換器工作原理。 直流直流

2、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制方法：正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制方法： 改變直流電動(dòng)機(jī)改變直流電動(dòng)機(jī)兩端兩端電壓的極性電壓的極性，即可改變直流電動(dòng)，即可改變直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。+UsUg4M+Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT3ABM圖圖1-18 1-18 橋式可逆橋式可逆PWMPWM變換器變換器1 1、H H形形橋式可逆橋式可逆PWMPWM變換器變換器主電路結(jié)構(gòu)主電路結(jié)構(gòu)2 2、雙極式控制方式雙極式控制方式（1 1）正向運(yùn)行：）正向運(yùn)行：第第1 1階段，在階段，在 0 0 t t t tonon 期間，期間， U Ug1 g1 、 U Ug4g4為正為正- VT VT1

3、1 、 VT VT4 4導(dǎo)通導(dǎo)通 U Ug2 g2 、 U Ug3g3為負(fù)為負(fù)- - VTVT2 2 、 VT VT3 3截止截止 電流電流 id 沿回路沿回路1 1流通流通 （ABAB） 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) M M 兩端電壓兩端電壓U UABAB = + = +U Us s 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn) +n+UsUg4M+Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT3ABM1U, iUdEid+UsttonT0-Us+Us第第2 2階段，在階段，在t tonont tT T期間，期間， U Ug1 g1 、 U Ug4g4為負(fù)為負(fù)-VT1 VT1 、 VT4 VT4截止截止 VD2

4、VD2 、 VD3 VD3續(xù)流續(xù)流-并鉗位使并鉗位使VT2 VT2 、 VT3VT3保持截止保持截止 電流電流 id 沿回路沿回路2 2流通流通 （ABAB） 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) M M 兩端電壓兩端電壓U UABAB = = U Us s 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn) +nU, iUdEid+UsttonT0-Us+UsUg4M+Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT3ABM2+Us1第第1 1階段，在階段，在t tonon t t T T 期間期間 U Ug2 g2 、 U Ug3 g3 為正為正-VTVT2 2 、 VT VT3 3導(dǎo)通導(dǎo)通 U Ug1 g1 、 U Ug4g

5、4為負(fù)為負(fù)-使使VTVT1 1、VTVT4 4保持截止保持截止 電流電流 id 沿回路沿回路3 3流通流通 （BABA） 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)M M兩端電壓：兩端電壓：U UABAB = = U Us s 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn) -n+UsUg4M+Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT3ABMU, iUdEid+UsttonT0-Us(2)(2)反向運(yùn)行：反向運(yùn)行：3+Us 第第2 2階段，在階段，在 T T t t T + T + t tonon 期間期間 U Ug2 g2 、 U Ug3g3為負(fù)為負(fù)-VTVT2 2、VTVT3 3截止截止 U Ug1 g1 、 U Ug4

6、g4為負(fù)為負(fù)-VTVT1 1、VTVT4 4應(yīng)導(dǎo)通，應(yīng)導(dǎo)通，由由VDVD1 1、VDVD4 4 續(xù)流使其鉗位而截止續(xù)流使其鉗位而截止 電流電流 id 沿回路沿回路4 4流通流通 （BABA） 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) M M 兩端電壓兩端電壓U UABAB = + = +U Us s ； 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn) -n+UsUg4M+Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT3ABMU, iUdEid+UsttonT0-Us4+Us33 3、輸出波形輸出波形U, iUdEid+UsttonT0-Usb) b) 正向電動(dòng)運(yùn)行波形正向電動(dòng)運(yùn)行波形U, iUdEid+UsttonT0-Usc)

7、 c) 反向電動(dòng)運(yùn)行波形反向電動(dòng)運(yùn)行波形4、輸出平均電壓、輸出平均電壓 雙極式控制可逆雙極式控制可逆PWMPWM變換器的輸出平均電變換器的輸出平均電壓為壓為: : 如果占空比和電壓系數(shù)的定義與不可逆如果占空比和電壓系數(shù)的定義與不可逆變換器中相同，則在雙極式控制的可逆變換變換器中相同，則在雙極式控制的可逆變換器中器中:sonsonsond) 12(UTtUTtTUTtU(1-19) = 2 = 2 1 1 (1-20)(1-20) 注意：注意：這里這里 的計(jì)算公式與的計(jì)算公式與不可逆變換不可逆變換器中的公式就不一樣了。器中的公式就不一樣了。5 5、調(diào)速范圍調(diào)速范圍 調(diào)速時(shí)調(diào)速時(shí) 占空比占空比 的

8、可調(diào)范圍的可調(diào)范圍：0 01 1 電壓系數(shù)變化范圍：電壓系數(shù)變化范圍：1 1 +1 0.50.5時(shí)，時(shí)， 為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)； （2 2）當(dāng)當(dāng) 0.50.5時(shí)，時(shí)， 為負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；為負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)； （3 3）當(dāng)當(dāng) = 0.5= 0.5時(shí)，時(shí)， = 0 = 0 ，電機(jī)停止，電機(jī)停止。 當(dāng)電機(jī)停止時(shí)當(dāng)電機(jī)停止時(shí)n = =0 0 , ,電電樞電壓樞電壓Ud000，而是正負(fù)脈，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因?qū)捪嗟鹊慕蛔兠}沖電壓，因而電流而電流 id 也是交變的。也是交變的。注注 意：意： 這個(gè)交變這個(gè)交變電流的平均值為零電流的平均值為零，不產(chǎn)生，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩平均轉(zhuǎn)矩，徒然，徒然增大

9、電機(jī)的增大電機(jī)的損耗損耗，這是雙極式控制的，這是雙極式控制的缺點(diǎn)缺點(diǎn)。 但它也有但它也有好處好處，在電機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從，在電機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時(shí)的而消除了正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)靜摩擦死區(qū)，起著所謂，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用。的作用。6 6、性能評(píng)價(jià)性能評(píng)價(jià) 雙極式控制的橋式可逆雙極式控制的橋式可逆PWMPWM變換器變換器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： （1 1）電流一定連續(xù)；）電流一定連續(xù)； （2 2）可使電機(jī)在四象限運(yùn)行；）可使電機(jī)在四象限運(yùn)行； （3 3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；摩擦死區(qū)； （4 4）低速平穩(wěn)性好，

10、系統(tǒng)的調(diào)速范圍可）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)達(dá)1:200001:20000左右；左右； （5 5）低速時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖）低速時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。 雙極式控制方式的雙極式控制方式的不足之處不足之處是：是： （1 1）在工作過(guò)程中，）在工作過(guò)程中，4 4個(gè)開(kāi)個(gè)開(kāi)關(guān)器件可能都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，關(guān)器件可能都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)開(kāi)關(guān)損耗大關(guān)損耗大； （2 2）在切換時(shí)可能發(fā)生上、在切換時(shí)可能發(fā)生上、下橋臂下橋臂直通的事故直通的事故。 為了防止為了防止直通直通，在上、下，在上、下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)設(shè)置橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，

11、應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)邏輯延時(shí)。1.2.2 1.2.2 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 由于采用由于采用脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制，嚴(yán)格地說(shuō)，即使在，嚴(yán)格地說(shuō)，即使在穩(wěn)態(tài)情況下，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)情況下，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩和和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速也也都都是脈動(dòng)的是脈動(dòng)的。 所謂穩(wěn)態(tài)所謂穩(wěn)態(tài)： 是指電機(jī)的是指電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩平均電磁轉(zhuǎn)矩與與負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩相相平衡平衡的狀態(tài)，的狀態(tài)， 機(jī)械特性：機(jī)械特性： 是是平均轉(zhuǎn)速平均轉(zhuǎn)速與與平均轉(zhuǎn)矩（電流）平均轉(zhuǎn)矩（電流）的關(guān)系。的關(guān)系。 采用不同形式的采用不同形式的PWMPWM變換器變換器，系統(tǒng)的，系統(tǒng)的機(jī)械特性也不一樣。機(jī)械特性也不一樣。 對(duì)于對(duì)于帶制動(dòng)

12、電流通路的帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路不可逆電路和和雙極式控制的雙極式控制的可逆電路可逆電路： （1 1）電流的方向電流的方向是是可逆的可逆的， （2 2）電流的波形電流的波形都是都是連續(xù)的連續(xù)的，無(wú)論，無(wú)論是重載還是輕載。是重載還是輕載。 因而機(jī)械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)因而機(jī)械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)在就分析這種情況：在就分析這種情況： 對(duì)于帶制動(dòng)電路通路的不可逆電路，電對(duì)于帶制動(dòng)電路通路的不可逆電路，電壓平衡方程式分兩個(gè)階段：壓平衡方程式分兩個(gè)階段： 式中：式中：R R、L L 電樞電路的電阻和電感。電樞電路的電阻和電感。 1 1、帶制動(dòng)的不可逆電路電壓方程帶制動(dòng)的不可逆電路電壓方程EtiLR

13、iUdddd s（0 t ton） （1-20）EtiLRidd0dd（ton t T） （1-21）12M_+VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1ECUs+M 對(duì)于雙極式控制的可逆電路，只在第二對(duì)于雙極式控制的可逆電路，只在第二個(gè)方程中電源電壓由個(gè)方程中電源電壓由 0 0 改為改為 U Us s ，其他均，其他均不變。于是，電壓方程為：不變。于是，電壓方程為：EtiLRiUdddds( 0 t ton ) (1-22) 2 2、雙極式可逆電路電壓方程雙極式可逆電路電壓方程EtiLRiUdddds(ton t T ) (1-23) 3 3、機(jī)械特性方程機(jī)械特性方程 按電壓方程求一個(gè)周期內(nèi)的平均

14、值，即可導(dǎo)按電壓方程求一個(gè)周期內(nèi)的平均值，即可導(dǎo)出出機(jī)械特性方程式機(jī)械特性方程式。 無(wú)論是上述哪一種情況，電樞兩端在一個(gè)周無(wú)論是上述哪一種情況，電樞兩端在一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓都是期內(nèi)的平均電壓都是 U Ud d = = U Us s 只是只是 與占空比與占空比 的關(guān)系不同，分別為式的關(guān)系不同，分別為式（1-171-17）和式（）和式（1-191-19）。）。 ondsstUUUT = = = 2 = 2 1 1sonsonsond) 12(UTtUTtTUTtU 平均電流和轉(zhuǎn)矩分別用平均電流和轉(zhuǎn)矩分別用I Id d 和和T Te e 表示，表示， 平均轉(zhuǎn)速平均轉(zhuǎn)速 n = E/Ce， 而電樞電

15、感壓降的平均值而電樞電感壓降的平均值 L（did /dt） 在穩(wěn)態(tài)時(shí)應(yīng)為零。在穩(wěn)態(tài)時(shí)應(yīng)為零。 于是，無(wú)論是上述哪一組電壓方程，其于是，無(wú)論是上述哪一組電壓方程，其平均值方程都可寫(xiě)成：平均值方程都可寫(xiě)成：nCRIERIUedds(1-24)式中：式中： Cm = Km N 電機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)；電機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)； n0 = Us / Ce理想空載轉(zhuǎn)速，與電壓系數(shù)成正比。理想空載轉(zhuǎn)速，與電壓系數(shù)成正比。則機(jī)械特性方程為：則機(jī)械特性方程為：de0deesICRnICRCUn(1-26)eme0emeesTCCRnTCCRCUn(1-27)或用轉(zhuǎn)矩表示：或用轉(zhuǎn)矩表示： 4 4、PWMP

16、WM調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性圖圖1-20 1-20 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性曲線（電流連續(xù)）脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性曲線（電流連續(xù)） n0sUs /CenId , TeavOn0s0.75n0s0.5n0s0.25n0sId , Teav = 1 = 0.75 = 0.5 = 0.25 說(shuō)說(shuō) 明明 1 1、圖中所示的機(jī)械圖中所示的機(jī)械特性特性曲線是電流連續(xù)曲線是電流連續(xù)時(shí)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；時(shí)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能； 2 2、圖中僅繪出了第一、二象限的機(jī)械特圖中僅繪出了第一、二象限的機(jī)械特性，它適用于帶制動(dòng)作用的不可逆電路。性，它適用于帶制動(dòng)作用的不可逆電路。 雙極式控制可逆電路的機(jī)械

17、特性與此相雙極式控制可逆電路的機(jī)械特性與此相仿，只是更擴(kuò)展到第三、四象限了。仿，只是更擴(kuò)展到第三、四象限了。 3 3、對(duì)于電機(jī)在同一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)電流不對(duì)于電機(jī)在同一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)電流不能反向的電路，輕載時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，能反向的電路，輕載時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，把平均電壓抬高，在理想空載時(shí)，把平均電壓抬高，在理想空載時(shí)，Id = 0 = 0 ，理想空載轉(zhuǎn)速會(huì)翹到理想空載轉(zhuǎn)速會(huì)翹到 n0sUs / Ce 。 UcUgUdPWM控制器PWM變換器圖圖1-21 1-21 PWMPWM控制與變換器框圖控制與變換器框圖 1.2.3 1.2.3 PWMPWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型控制與變換器的數(shù)學(xué)模型1 1、

18、PWM控制器與控制器與變換器變換器框圖框圖 按照上述對(duì)按照上述對(duì)PWMPWM變換器工作原理和波變換器工作原理和波形的分析，不難看出，當(dāng)控制電壓改變形的分析，不難看出，當(dāng)控制電壓改變時(shí)，時(shí)，PWMPWM變換器輸出變換器輸出平均電壓按線性規(guī)律平均電壓按線性規(guī)律變化。變化。 但其響應(yīng)也會(huì)有但其響應(yīng)也會(huì)有延遲延遲，最大的時(shí)延最大的時(shí)延是是一個(gè)開(kāi)關(guān)周期一個(gè)開(kāi)關(guān)周期T T 。2 2、PWMPWM控制器與控制器與變換器變換器傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 因此因此PWMPWM控制與變換器（簡(jiǎn)稱控制與變換器（簡(jiǎn)稱PWMPWM裝置）裝置）也可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可也可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以寫(xiě)成：以寫(xiě)

19、成：其中：其中：K Ks s PWM PWM裝置的放大系數(shù)裝置的放大系數(shù) T Ts s PWM PWM裝置的延遲時(shí)間裝置的延遲時(shí)間，T Ts s T T0 0 sTKsUsUsWse)()()(scds（1-27） 當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率為當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率為10K10KH Hz z時(shí)，則時(shí)，則T T =0.1ms =0.1ms ，在一在一般的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)這么小般的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)這么小的滯后環(huán)節(jié)可以近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，的滯后環(huán)節(jié)可以近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，因此：因此：與與晶閘管裝置傳遞函數(shù)晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致。完全一致。 1)(ssssTKsW(1-28)(

20、1-28)3 3、PWMPWM控制器與控制器與變換器變換器等效為一節(jié)慣性環(huán)節(jié)等效為一節(jié)慣性環(huán)節(jié)4 4、PWMPWM控制器與控制器與變換器變換器動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖1sssTKUC (S)Ud (S)PWMPWM系統(tǒng)的優(yōu)越性系統(tǒng)的優(yōu)越性: : 1、主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少、主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少； 2、開(kāi)關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，、開(kāi)關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較??；電機(jī)損耗及發(fā)熱都較?。?3、低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬；、低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬； 4、系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能、系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；力強(qiáng)

21、； 5、功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損、功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；因而裝置效率較高； 6、直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因、直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。數(shù)比相控整流器高。 任何一臺(tái)需要控制轉(zhuǎn)速的設(shè)備，其生產(chǎn)工藝任何一臺(tái)需要控制轉(zhuǎn)速的設(shè)備，其生產(chǎn)工藝對(duì)調(diào)速性能都有一定的要求。對(duì)調(diào)速性能都有一定的要求。 歸納起來(lái)，對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求有歸納起來(lái)，對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求有以下三個(gè)方面：以下三個(gè)方面：1. 1. 控制要求控制要求1.3 1.3 調(diào)速系統(tǒng)性能指

22、標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo) （1 1）調(diào)速調(diào)速在一定的在一定的最高轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速和和最低轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔地（有級(jí)）或范圍內(nèi)，分檔地（有級(jí)）或 平滑地（無(wú)級(jí)）調(diào)節(jié)平滑地（無(wú)級(jí)）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速； （3 3）加、減速加、減速頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率； 不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動(dòng)不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。盡量平穩(wěn)。 （2 2）穩(wěn)速穩(wěn)速以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；以

23、確保產(chǎn)品質(zhì)量；2. 2. 調(diào)速指標(biāo)調(diào)速指標(biāo) （1 1）調(diào)速范圍：調(diào)速范圍： 生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母 D D 表示，表示，即即： 其中其中： nmax和和nmin一般都指一般都指電機(jī)額定負(fù)載電機(jī)額定負(fù)載時(shí)的最高時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速； 對(duì)于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，對(duì)于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。minmaxnnD （1-301-30） （2 2）靜差率：靜差率：或用百分?jǐn)?shù)表示或用百分?jǐn)?shù)表示：0Nnns（1-32） %1

24、000Nnns（1-33） 式中：式中： nN = = n0 - nN 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落增加到額定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落 nN ，與理想，與理想空載轉(zhuǎn)速空載轉(zhuǎn)速 n0 之比，稱作靜差率之比，稱作靜差率 s ，即，即：圖圖1-23 1-23 不同轉(zhuǎn)速下的靜差率不同轉(zhuǎn)速下的靜差率aNanns00TeNTen0an0bab nNa nNb n3. 3. 靜差率與機(jī)械特性硬度的區(qū)別靜差率與機(jī)械特性硬度的區(qū)別 靜差率靜差率和和機(jī)械特機(jī)械特性硬度性硬度是有區(qū)別的。是有區(qū)別的。 一般調(diào)壓調(diào)速系一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在不同電

25、樞電壓下統(tǒng)在不同電樞電壓下的的機(jī)械特性機(jī)械特性是是互相平互相平行的行的 。 對(duì)于同樣硬度的對(duì)于同樣硬度的特性，特性，理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速越低時(shí)，靜差率越大越低時(shí)，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定度也轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定度也就越差。就越差。0NnnsbNbnn0例如：例如： 如果如果 n = 1000r/min= 1000r/min， 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降落降落 n = 10r/min= 10r/min，%1%100100010%1000Nnns%01%1001000100%1000Nnns%001%1001010%1000Nnns又若又若 n n= =100100r/minr/min時(shí)時(shí)如果如果 n = = 1

26、010r/minr/min時(shí)，時(shí)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降落降落 n = 10r/min= 10r/min，這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 因此，調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼因此，調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義。此孤立的，必須同時(shí)提才有意義。 調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)靜差率指標(biāo)應(yīng)以應(yīng)以最最低速低速時(shí)所能時(shí)所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。4. 4. 調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系 在直流電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)中，一般以電動(dòng)在直流電動(dòng)機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)中，一般以電動(dòng)機(jī)的機(jī)的額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n nN N為為最高轉(zhuǎn)速最

27、高轉(zhuǎn)速，若額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)，若額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落為速降落為 n nN N，則按照上面分析的結(jié)果，該，則按照上面分析的結(jié)果，該系統(tǒng)的系統(tǒng)的靜差率靜差率應(yīng)該是應(yīng)該是最低速時(shí)的靜差率最低速時(shí)的靜差率，即：，即：NminNmin0Nnnnnns于是，最低轉(zhuǎn)速為：于是，最低轉(zhuǎn)速為： snsnsnnNNNmin)1 (而調(diào)速范圍為：而調(diào)速范圍為： maxNminminnnDnn將上面的式代入將上面的式代入 n nminmin 式式，得：，得： NN(1)n sDns（1-33） 式（式（1-331-33）表示調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍、）表示調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間所應(yīng)滿足的關(guān)系。靜差率和

28、額定速降之間所應(yīng)滿足的關(guān)系。NN(1)n sDns（1-33） 對(duì)于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)， n nN N 值一定值一定，由式，由式（1-331-33）可見(jiàn)，如果對(duì)靜差率要求越嚴(yán)，即要求）可見(jiàn)，如果對(duì)靜差率要求越嚴(yán)，即要求 s s 值越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。值越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。 w結(jié)論結(jié)論1 1： 一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。速可調(diào)范圍。w 例題例題1-11-1： 某直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為某直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為n nN N=1430

29、r/min=1430r/min，額定速降額定速降 n nN N=115r/min=115r/min，當(dāng)要求靜差率，當(dāng)要求靜差率s30%s30%時(shí)，允時(shí)，允許多大的調(diào)速范圍？如果要求靜差率許多大的調(diào)速范圍？如果要求靜差率s20%s20%，則調(diào)，則調(diào)速范圍是多少？如果希望調(diào)速范圍達(dá)到速范圍是多少？如果希望調(diào)速范圍達(dá)到1010，所能滿，所能滿足的靜差率是多少？足的靜差率是多少？解題前說(shuō)明：本題意要求解的問(wèn)題有三個(gè)：解題前說(shuō)明：本題意要求解的問(wèn)題有三個(gè)： 1 1、已知、已知n nN N 、 n nN N 和和 s30%s30% 求求D D 2 2、已知、已知n nN N 、 n nN N 和和 s20

30、%s20% 求求D D 3 3、已知已知n nN N 、 n nN N 和和 D=10D=10 求求S S解解 ：1 1、要求要求S S 30%30%時(shí)，調(diào)速范圍為：時(shí)，調(diào)速范圍為：1 . 3)2 . 01 (1152 . 01430DNN1430 0.35.3(1)115 (1 0.3)n sDnsNNN10 1150.44644.6%1430 10 115D nsnD n3 3、若調(diào)速范圍達(dá)到若調(diào)速范圍達(dá)到1010，則靜差率只能是：，則靜差率只能是：2 2、若要求若要求S S 20%20%，則調(diào)速范圍只有：，則調(diào)速范圍只有：5. 5. 開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其存在的問(wèn)題開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)及其存在的問(wèn)題

31、晶閘管晶閘管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和可逆直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和可逆直流PWMPWM調(diào)速系調(diào)速系統(tǒng)都可以構(gòu)成統(tǒng)都可以構(gòu)成開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)控制電壓控制電壓Uc就可以改變就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 但是，許多需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械常常對(duì)靜差但是，許多需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械常常對(duì)靜差率有一定的要求。在這些情況下，開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)率有一定的要求。在這些情況下，開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)往往不能滿足要求。往往不能滿足要求。 如果負(fù)載的生產(chǎn)工藝對(duì)運(yùn)行時(shí)的靜差率要如果負(fù)載的生產(chǎn)工藝對(duì)運(yùn)行時(shí)的靜差率要求不高，這樣的開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)一定范圍求不高，這樣的開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速，可以找到一些用途。內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速，可