第一讲 单闭环直流调速系统

第 一 讲单闭环直流调速控制系统

内容提要 直流调速方法 直流调速电源 单闭环直流调速控制系统

引 言直流电动机具有良好的起、制动性能， 宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调 速和快速正反向的电力拖动领域中得到了 广泛的应用。 由于直流拖动控制系统在理论上和实 践上都比较成熟，而且从控制的角度来看， 它又是交流拖动控制系统的基础。因此， 应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。

第1节

直流调速方法

直流调速方法根据直流电机转速方程U IR n K e 式中 n — 转速(r/min); U — 电枢电压(V); I — 电枢电流(A); R — 电枢回路总电阻( ); — 励磁磁通(Wb); Ke — 由电机结构决定的电动势常数。 (1-1)

由式(1-1)可以看出，有三种方法调 节电动机的转速： (1)调节电枢供电电压 U;

(2)减弱励磁磁通 ;(3)改变电枢回路电阻 R。

(1)调压调速工作条件： 保持励磁 = N ; 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN U U n , n0 调速特性： 转速下降，机械特性 曲线平行下移。

n n0

nNn1UN U1 U2 U3

n2n3 O TL调压调速特性曲线

T

(2)调阻调速工作条件： 保持励磁 = N ; 保持电压 U =UN ; 调节过程： 增加电阻 Ra R R n ,n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性 曲线变软。

n n0

nN n1 n2 n3

Ra R1 R2 R3

O

TL调阻调速特性曲线

T

(3)调磁调速工作条件： 保持电压 U =UN ; 保持电阻 R = R a ; 调节过程： 减小励磁 N n , n0 调速特性： 转速上升，机械特性 曲线变软。

n n0 n3 n2 n1 nN

N 1 2 3

O

TL调磁调速特性曲线

T

三种调速方法的性能与比较 对于要求在一定范围内无级平滑调速 的系统来说，以调节电枢供电电压的方式 为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁 通虽然能够平滑调速，但调速范围不大， 往往只是配合调压方案，在基速(即电机 额定转速)以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以 调压调速为主。

第2节

可控直流电源

根据前面分析，调压调速是直 流调速系统的主要方法，而调节电 枢电压需要有专门向电动机供电的 可控直流电源。

常用的可控直流电源有以下两种 可控整流器——以获得可调的直流电压。 直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定 直流电源或不控整流电源供电，利用电力 电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产 生可变的平均电压。

第3节 单闭环直流调速系统

本节提要转速控制的要求和调速指标 开环调

速系统及其存在的问题 闭环调速系统的组成及其特性 开环系统特性和闭环系统特性的关系 反馈控制规律 限流保护——电流截止负反馈

3.1 转速控制的要求和调速指标

任何一台需要控制转速的设备，其生 产工艺对调速性能都有一定的要求。 归纳起来，对于调速系统的转速控制 要求有以下三个方面：