第二课--第1章--V-M系统

触发脉冲控制角； 式中 а —触发脉冲控制角； 触发脉冲控制角 时的整流电压波形峰值； Um — α = 0 时的整流电压波形峰值； m —交流电源一周内的整流电压脉波数； 交流电源一周内的整流电压脉波数； 交流电源一周内的整流电压脉波数
*对于不同的整流电路，它们的数值如表所示: 对于不同的整流电路，它们的数值如表所示:
触发装置的 控制电压Uc 控制电压Uc
整流器的输出 电压-----控制直流 电压---控制直流 电动机的电压Ud 电动机的电压Ud
直流电动机
晶闸管可控整流器—电动机直流调速系统（ 晶闸管可控整流器 电动机直流调速系统（V-M系统）的原理图 电动机直流调速系统 系统）
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电动机调速系统（ 系统） 一.晶闸管—电动机调速系统（V-M系统） 晶闸管 电动机调速系统
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电动机调速系统（ 系统） 一.晶闸管—电动机调速系统（V-M系统） 晶闸管 电动机调速系统
1.触发脉冲相位控制 （ 波形分析： 1.触发脉冲相位控制—（1）波形分析： 触发脉冲相位控制
T a) u1 VT uVT u2 ud R id L
u2 b) 0 O ug c) 0 O ud + d) 0 O α id e) 0 O uVT f) 0 O +
2.V2.V-M系统中直流电动机的机械特性 ：
n
改变控制角α， 得一族平行直线； 得一族平行直线； 图中电流较小 的部分画成虚线， 的部分画成虚线，表 明这时电流波形可能 断续。 断续。
△n = Id R / Ce
α
α↑
O
IL
Id
电流连续时V 电流连续时V-M系统的机械特性
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ωt1
π
2π
VT开始为关断； 0， VT开始为关断；ud = 0，uVT = 开始为关断 u 触发后，VT导通 导通； 触发后，VT导通；ud = u，uVT = 0 u， 反向时 (2)u2反向时： 电流还未减小到0 且还是正向的， 电流还未减小到0，且还是正向的， VT仍在导通状态 仍在导通状态； u， VT仍在导通状态；ud = u，uVT = 0 电流减小到0 电流减小到0时，VT关断； VT关断； 关断 ud = 0 ，uVT = u
触发装置 晶闸管可控整流器
触发装置的 控制电压Uc 控制电压Uc
整流器的输出 电压-----控制直流 电压---控制直流 电动机的电压Ud 电动机的电压Ud
直流电动机
晶闸管可控整流器—电动机直流调速系统（ 晶闸管可控整流器 电动机直流调速系统（V-M系统）的原理图 电动机直流调速系统 系统）
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3.晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数： 3.晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数： 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数
在进行调速系统的分析和设计时， 在进行调速系统的分析和设计时，可 以把晶闸管触发和整流装置 晶闸管触发和整流装置当作系统中 以把 晶闸管触发和整流装置 当作系统中 的一个环节来看待。 的一个环节来看待。 应用线性控制理论进行直流调速系 统分析或设计时， 统分析或设计时 ， 须事先求出这个环节 放大系数和传递函数。 的放大系数和传递函数。
第1章 闭环控制的直流调速系统
（一）直流调速系统的可控直流电源
一.V-M系统： .V- 系统： 晶闸管-电动机调速系统（简称V 晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系 又称静止的Ward Leonard系统 Ward系统）， 统，又称静止的Ward-Leonard系统）， 图中VT是晶闸管可控整流器， VT是晶闸管可控整流器 图中VT是晶闸管可控整流器，通过调节 触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触 发脉冲的相位， 发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud ， 从而实现平滑调速。 从而实现平滑调速。
电动机调速系统（ 系统） （1）晶闸管—电动机调速系统（V-M系统） 晶闸管 电动机调速系统 直流电动机调速系统（ 系统） （2）脉宽调制变换器—直流电动机调速系统（PWM系统） 脉宽调制变换器 直流电动机调速系统 PWM系统
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第1章 闭环控制的直流调速系统
（一）直流调速系统的可控直流电源
一.V-M系统： .V- 系统：
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2.V2.V-M系统中直流电动机的机械特性 ：
m π U d0 = U m sin cos α π m
代入： 代入：
当电流连续时， 系统的机械特性方程式 机械特性方程式为 *当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为：
Id Ud0 E
E id L R
— — — —
电动机反电动势； 电动机反电动势； 整流电流瞬时值； 整流电流瞬时值； 主电路总电感； 主电路总电感； 主电路等效电阻； 主电路等效电阻；
V-M系统主电路的等效电路图
且有 R = Rrec + Ra + RL；
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1. 触发脉冲相位控制 （2）等效电路分析： 触发脉冲相位控制---（ ）等效电路分析：
如果把整流装置 如果把整流装置 内阻移到装置外边， 内阻移到装置外边， 看成是其负载电路 电阻的一部分;那么， 电阻的一部分;那么， 整流电压便可以用 理想空载瞬时值 其理想空载瞬时值 ud0 和平均值Ud0 来 表示， 表示，相当于用图 示的等效电路代替 实际的整流电路。 实际的整流电路。
1 1 m π n= (U d 0 − I d R ) = ( U m sin cos α − I d R ) Ce Ce π m
电机在额定磁通下的电动势系数。 式中 Ce = KeΦN —电机在额定磁通下的电动势系数。 电机在额定磁通下的电动势系数
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整流电路 Um m Ud0 单相全波 2U 2 * 2 0.9U 2 cos α 三相半波 2U 2 3 1.17U 2 cos α 三相全波 6U 2 6 2.34U 2 cos α 六相半波 2U 2 6
1.35U 2 cos α
* U2 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。
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第1篇 直流拖动控制系统 篇
第1章 闭环控制的直流调速系统
*概述（引入）： 概述（引入）：
2.可控直流电源--两种： 2.可控直流电源--两种： 可控直流电源--两种
（1）相控整流器 （2）直流脉宽变换器 直流） （交流 直流） （直流 直流） 直流）
3.直流调速系统--两种： 3.直流调速系统--两种： 直流调速系统--两种
第1章 闭环控制的直流调速系统
*概述（引入）： 概述（引入）：
1.直流调速系统包含两个部分： 1.直流调速系统包含两个部分： 直流调速系统包含两个部分 （1）能够调节直流电动机的电枢电压的直流电源 能够调节直流电动机的电枢电压的直流电源 （2）被调速的直流电动机 被调速的直流电动机 *调节电枢电压U 调节电枢电压U 相当于调节供电的直流电源 相当于调节供电的直流电源 调节供电的
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ωt
ωt
θ
ωt
ωt
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VT导通时， u;所以可以通过改变VT的导 所以可以通过改变VT VT导通时，ud = u;所以可以通过改变VT的导 导通时 通时间(即改变触发角а 来改变输出电压u 通时间(即改变触发角а)来改变输出电压ud 的平均值U 的平均值Ud!
第1篇 直流拖动控制系统 篇
第1章 闭环控制的直流调速系统
本章着重讨论基本的闭环控制系 统及其分析与设计方法。 统及其分析与设计方法。
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第1篇 直流拖动控制系统 篇
第1章 闭环控制的直流调速系统
本章主要内容： 本章主要内容： （一）可控直流电源 （二）稳态分析 （三）动态分析
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第1篇 直流拖动控制系统 篇
晶闸管的工作特性：（回顾 回顾） 晶闸管的工作特性：（回顾）
（1）加反向电压时，无论门极是否有触发电流， 加反向电压时，无论门极是否有触发电流， 晶闸管都不会导通。 晶闸管都不会导通。 （2）加正向电压时，仅在门极有触发电流时才导通； 加正向电压时，仅在门极有触发电流时才导通； 且门极同时失去控制作用，此时晶闸管压降为0 且门极同时失去控制作用，此时晶闸管压降为0。 （3）若要关断已导通的晶闸管，只有使流过晶闸 若要关断已导通的晶闸管， 管的电流为零或接近于零。 管的电流为零或接近于零。 *利用此原理 晶闸管整流器的工作过程
Id Ud0 E
V-M系统主电路的等效电路图
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1. 触发脉冲相位控制 （2）等效电路分析： 触发脉冲相位控制---（ ）等效电路分析：
• 瞬时电压平衡方程: 瞬时电压平衡方程:
did ud0 = E + id R + L dt
ωt1
π
2π
ωt
---交流电压 u2 ---交流电压 ---门极触发脉冲 ug ---门极触发脉冲 ---直流输出电压 ud ---直流输出电压 ---晶闸管两端电压 uVT---晶闸管两端电压 а---触发角 ---触发角 θ---导通角 ---导通角 (θ=π- а)
ωt
ωt
θ
ωt
ωt
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