第六周第一次课(转速负反馈直流调速系统的工作原理)
直流调速系统工作原理
直流调速系统工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠直流调速系统的工作原理，这可超有趣的呢！咱先得知道啥是直流调速系统。
简单来说呀，就是能让直流电机按照我们想要的速度去转的一套东西。
直流电机就像个听话的小宠物，不过要让它乖乖听话，按照我们的想法调整速度，就得靠这个直流调速系统啦。
直流调速系统里有个很关键的部分，那就是控制器。
这个控制器就像是小电机的大脑，它决定着电机转多快。
想象一下，你要是在指挥一个小机器人跳舞，你就是这个控制器，你让机器人快它就得快，让它慢就得慢。
控制器通过改变电压或者电流来实现对电机速度的控制。
比如说，你想让电机转得快一点，控制器就会把电压或者电流调得大一些。
这就好比你给小宠物多喂点食物，它就更有力气跑快一点啦。
那控制器怎么知道要给多少电压或者电流呢？这里面就涉及到反馈啦。
就像你在扔球给小伙伴的时候，小伙伴会给你个信号告诉你他接到球了没，电机也会给控制器反馈信息。
电机有个测速装置，这个测速装置就像是电机的小嘴巴，它会告诉控制器：“我现在转得多快啦。
”如果电机转得比我们想要的速度慢了，控制器就会加大电压或者电流，就像你在后面推一把小宠物，让它跑快点；要是电机转得太快了，控制器就会减少电压或者电流，就像拉一下小宠物的缰绳，让它慢下来。
再来说说直流调速系统里的功率放大器。
这个功率放大器就像是个大力士。
控制器给的信号可能比较微弱，就像个小瘦子没什么力气。
功率放大器的作用就是把这个微弱的信号变得强大起来，这样才能有足够的力量去驱动直流电机。
它就像是把小瘦子变成了大力士，然后这个大力士就能轻松地推动电机按照我们想要的速度转动啦。
直流调速系统还有个保护装置呢。
这就像是给整个系统穿上了一层铠甲。
因为有时候可能会出现一些意外情况，比如说电压突然变得特别高或者电流突然变得特别大。
这时候保护装置就会启动，就像铠甲挡住了敌人的攻击一样，防止电机或者其他部件被损坏。
这就很贴心啦，就像有个小卫士在时刻守护着这个直流调速系统。
转速负反馈晶闸管-直流电动机调速系统原理图
1、主回路采用半控桥式全波整流电路。
在主回路中加平波电抗器L，减少整流器输出电流的脉动并尽可能使电流连续。
这时电路呈感性，为了保证晶闸管可靠换相而不失控，故接入续流二极管V2，同时，为了保证晶闸管过电压损害，加入RC阻容吸收装置（R1C1,R4C4)。
2、给定电压和转速负反馈回路，由变压器输出的交流110V电源经过全波整流和C13,R7,C14组成的π形滤波后的直流电压为给定电源。
RP4为调速电位器，RP3为高速上限调整用电位器，RP5为低速下限调整用滤波器，调节RP4可以得到不同的给定电压Ug。
TG为测速发电机，其输出电压与转速成正比。
通过转速负反馈提高系统的机械特性硬度，电位器RP6可调整反馈深度。
给定电压Ug和测速反馈电压Utg反极性串联后由117和157输出到放大器。
3、放大电路，117及157两端输入给定电压与反馈电压综合而成的差值信号。
V31为电压放大，放大后的控制信号给锯齿波发生器的晶体管V32，V32相当于一个可变电阻，改变输入信号的大小，就改变了电容C7的充电时间，进行移相。
V8,V9为输入信号的正负向限幅之用。
电容C8对给定及测速电压起滤波作用，还起给定积分作用，即对输入信号的突变起缓冲作用。
4、C5,R5,R23组成的电压微分负反馈电路。
是为了避免系统发生振荡而设的。
振荡最易在低速运行时出现。
5、电流截止负反馈由1Rg、RP2、V10、V33等元件组成，它是防止电动机在高速起动，正反转切换等情况下电流过大而设。
主回路电流在允许范围内时，1Rg上产生的压降不足以使V10击穿，V33截止，该环节不起作用，当主回路超过时，V10击穿，V33趋近导通，则C7的充电受V33的分流而变慢，触发脉冲后移，整流器输出电压变低，主回路电流降到规定值之内，调节RP2就可以改变主回路电流的限制数值，C9滤波，R14是保证V33在V10击穿以前可靠的截止。
6、触发脉冲电路由同步信号，移相环节和脉冲形成三部分组成。
直流电机及调速系统工作原理课件
直流电机调速系统的基本原理
调速系统的组成
直流电机调速系统主要由控制器、功率驱动器和直流电机三部分组成。控制器负责接收速度指令和反馈信号，根 据指令和反馈信号计算出控制电压或电流，输出控制信号给功率驱动器。功率驱动器根据控制信号调节电机的输 入电压或电流，从而改变电机的转速。
调速系统的基本原理
调速系统的基本原理是通过改变电机的输入电压或电流，调节电机的输入功率，实现对电机转速的调节。具体来 说，当电机的输入电压或电流增加时，电机的转速增加；当电机的输入电压或电流减小时，电机的转速减小。通 过控制电机的输入电压或电流，可以实现电机的平滑调速和精确控制。
直流电机的工作原理
当直流电源通过电刷和换向器加到电 枢绕组上时，通电的电枢绕组在主磁 极产生的磁场中受到安培力而产生转 矩，驱动转子旋转。
直流电机输出的机械功率通过联轴器 或带轮等传动装置驱动负载转动。
随着转子的旋转，电枢绕组中的电流 方向不断改变，以保持电磁转矩的方 向不变。
直流电机的分类与特点
电机过热
可能是由于电机散热不良或负载过大等原因引起的，应检 查电机的散热系统和负载情况，如有需要可更换更大功率 的电机。
调速系统失灵
可能是由于控制线路故障或传感器、执行器等部件损坏等 原因引起的，应检查控制线路和相关部件，如有需要可更 换损坏的部件。
电机噪音过大
可能是由于机械部件松动或电机轴承损坏等原因引起的， 应检查电机的机械部件和轴承，如有需要可更换轴承。
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医疗器械
直流电机调速系统用于医疗器械中，如呼吸机、 输液泵等，实现精确的流量和速度控制。
航空航天
在航空航天领域，直流电机调速系统用于控制舵 机、起落架等机构，确保飞行的安全和稳定。
转速负反馈单闭环直流调速系统
为负载电流。
传递函数
在零初始条件下，取等式两侧的拉氏变换，得 电压与电流间的传递函数
Id(s) 1/ R Ud0 (s) E(s) Tls 1
电流与电动势间的传递函数
E(s) R Id (s) IdL (s) Tms
动态结构图
Ud0
+
- E(s)
1/R Tl s+1
Id (s)
Id (s)
检测精度——反馈检测装置的误差也是反馈控制 系统无法克服的，因此检测精度决定了系统输出 精度。
2.3.2 单闭环调速系统的动态分析
通过稳态性能的研究可知：引入转速负 反馈并使放大倍数 K 足够大，就可以减少稳 态速降，满足系统的稳态要求。但是放大系 数过大，会使闭环系统动态性能变差，甚至 造成不稳定，因此有必要对系统进行动态性 能的分析。
例2.2 对于例2.1所示的开环系统，采用转 速负反馈构成单闭环系统，且已知晶闸管
整流器与触发装置的电压放大系数 Ks = 30，
= 0.015V·min/r，为了满足给定的要求，
计算放大器的电压放大系数KP 。
IdR
U*n +
_
∆Unn
Uct Kp
Ud0 + _ E Kss
1/Ce
n
Un
解：在例2.1中已经求得
失控时间Ts的分析
u
2
O
ud
Ud01
t Ud02
O
Uc
Uc1
O
1
1
Ts
Uc2
t
2
2 t
O
t
图2.23 晶闸管触发与整流装置的失控时间
最大失控时间Tsmax的计算
显然，失控制时间是随机的，它的大小随发 生变化的时刻而改变，最大可能的失控时间就是 两个相邻自然换相点之间的时间，与交流电源频 率和整流电路形式有关，由下式确定
直流调速系统的调速原理
直流调速系统的调速原理直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广范围内平滑调速，所以由晶闸管—直流电动机(V —M)组成的直流调速系统是目前应用较普遍的一种电力传动自动化控制系统。
它在理论上实践上都比较成熟，而且从闭环控制的角度看，它又是交流调速系统的基础[1，6]。
从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此，调速系统是最基本的电力拖动控制系统。
直流电动机的转速和其它参量的关系和用式（2—1）表示Φ-=e K IRU n （2—1）式中 n ——电动机转速；U ——电枢供电电压； I ——电枢电流；R ——电枢回路总电阻，单位为ΩeK ——由电机机构决定的电势系数。
在上式中，eK 是常数，电流I 是由负载决定的，因此，调节电动机的转速可以有三种方法：（1）调节电枢供电电压U ； （2） 减弱励磁磁通Φ； （3） 改变电枢回路电阻R 。
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最好。
改变电阻只能实现有级调速；减弱励磁磁通虽然能够平滑调速，但调速的范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上做小范围的弱磁升速。
因此，自动控制的直流调速系统往往以改变电压调速为主。
双闭环调速的工作过程和原理双闭环调速系统的工作过程和原理: 电动机在启动阶段,电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号,经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值, 电动机以最大电流恒流加速启动。
电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。
在电动机转速上升到给定转速后, 速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始起作用。
实验一--转速负反馈直流调速系统
实验一转速负反馈直流调速系统一、实验目的<1>了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理.<2>掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程.<3>认识闭环反馈控制系统的基本特性.二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标,通常采用闭环控制系统<包括单闭环系统和多闭环系统>.对调速指标要求不高的场合,采用单闭环系统,而对调速指标较高的则采用多闭环系统.按反馈的方式不同可分为转速反馈,电流反馈,电压反馈等.在单闭环系统中,转速单闭环使用较多.在本装置中,转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号,经"速度变换"后接到"速度调节器"的输入端,与"给定"的电压相比较经放大后,得到移相控制电压U Ct,用作控制整流桥的"触发电路",触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间,以改变"三相全控整流"的输出电压,这就构成了速度负反馈闭环系统.电机的转速随给定电压变化,电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定,速度调节器采用P〔比例〕调节对阶跃输入有稳态误差,要想消除上述误差,则需将调节器换成PI<比例积分>调节.这时当"给定"恒定时,闭环系统对速度变化起到了抑制作用,当电机负载或电源电压波动时,电机的转速能稳定在一定的范围内变化.在电流单闭环中,将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到"电流调节器"的输入端,与"给定"的电压相比较,经放大后,得到移相控制电压U Ct,控制整流桥的"触发电路",改变"三相全控整流"的电压输出,从而构成了电流负反馈闭环系统.电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定.同样,电流调节器若采用P〔比例〕调节,对阶跃输入有稳态误差,要消除该误差将调节器换成PI<比例积分>调节.当"给定"恒定时,闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用,当电机负载或电源电压波动时,电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化.图5-7 转速单闭环系统原理图图5-8 电流单闭环系统原理图四、实验内容<1>学习DJK01"电源控制屏"的使用方法.<2>DJK04上的基本单元的调试.<3>U ct不变时直流电动机开环特性的测定.<4>U d不变时直流电动机开环特性的测定.<5>转速单闭环直流调速系统.<6>电流单闭环直流调速系统.五、预习要求<1>复习自动控制系统<直流调速系统>教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反馈控制系统的内容.<2>掌握调节器的工作原理.<3>根据实验原理图,能画出实验系统的详细接线图,并理解各控制单元在调速系统中的作用.<4>实验时,如何能使电动机的负载从空载<接近空载>连续地调至额定负载?六、实验方法<1>DJK02和DJK02-1上的"触发电路"调试①打开DJK01总电源开关,操作"电源控制屏"上的"三相电网电压指示" 开关,观察输入的三相电网电压是否平衡.②将DJK01"电源控制屏"上"调速电源选择开关"拨至"直流调速"侧.③用10芯的扁平电缆,将DJK02的"三相同步信号输出"端和DJK02-1"三相同步信号输入"端相连,打开DJK02-1电源开关,拨动 "触发脉冲指示"钮子开关,使"窄"的发光管亮.④观察A、B、C三相的锯齿波,并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器〔在各观测孔左侧〕,使三相锯齿波斜率尽可能一致.⑤将DJK04上的"给定"输出U g直接与DJK02-1上的移相控制电压U ct相接,将给定开关S2拨到接地位置〔即U ct=0〕,调节DJK02-1上的偏移电压电位器,用双踪示波器观察A相同步电压信号和"双脉冲观察孔" VT1的输出波形,使α=120°.⑥适当增加给定U g的正电压输出,观测DJK02-1上"脉冲观察孔"的波形,此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲.⑦将DJK02-1面板上的U端接地,用20芯的扁平电缆,将DJK02-1的"正桥lf触发脉冲输出"端和DJK02"正桥触发脉冲输入"端相连,并将DJK02"正桥触发脉冲"的六个开关拨至"通",观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常.<2>U ct不变时的直流电机开环外特性的测定①按接线图分别将主回路和控制回路接好线.DJK02-1上的移相控制电压U ct由DJK04上的"给定"输出U g直接接入,直流发电机接负载电阻R,L d用DJK02上200mH,将给定的输出调到零.②先闭合励磁电源开关,按下DJK01"电源控制屏"启动按钮,使主电路输出三相交流电源,然后从零开始逐渐增加"给定"电压U g,使电动机慢慢启动并使转速 n 达到1200rpm.③改变负载电阻R的阻值,使电机的电枢电流从I ed直至空载.即可测出在U ct不变时的直流电动机开环外特性n = f<I d>,测量并记录数据于下表：<3>U d不变时直流电机开环外特性的测定①控制电压U ct由DJK04的"给定"U g直接接入,直流发电机接负载电阻R,L d 用DJK02上200mH,将给定的输出调到零.②按下DJK01"电源控制屏"启动按钮,然后从零开始逐渐增加给定电压U g,使电动机启动并达到1200rpm.③改变负载电阻R,使电机的电枢电流从I ed直至空载.用电压表监视三相全控整流输出的直流电压U d,保持U d不变<通过不断的调节DJK04上"给定"电压U g来实现>,测出在U d不变时直流电动机的开环外特性n =f<I d>,并记录于下表中：<4>基本单元部件调试①移相控制电压U ct调节范围的确定直接将DJK04"给定"电压U g接入DJK02-1移相控制电压U ct的输入端,"三相全控整流"输出接电阻负载R,用示波器观察U d的波形.当给定电压U g由零调大时,U d将随给定电压的增大而增大,当U g超过某一数值U g＇时,U d的波形会出现缺相现象,这时U d反而随U g的增大而减少.一般可确定移相控制电压的最大允许值为U ctmax=0.9U g＇,即U g的允许调节范围为0～U ctmax.如果我们把输出限幅定为U ctmax的话,则"三相全控整流"输出范围就被限定,不会工作到极限值状态,保证六个晶闸管可靠工作.记录U g＇于下表中：将给定退到零,再按"停止"按钮,结束步骤.②调节器的调整A、调节器的调零将DJK04中"速度调节器"所有输入端接地,再将DJK08中的可调电阻40K接到"速度调节器"的"4"、"5"两端,用导线将"5"、"6"短接,使"电流调节器"成为P <比例>调节器.调节面板上的调零电位器RP3,用万用表的毫伏档测量电流调节器"7"端的输出,使调节器的输出电压尽可能接近于零.将DJK04中"电流调节器"所有输入端接地,再将DJK08中的可调电阻13K接到"速度调节器"的"8"、"9"两端,用导线将"9"、"10"短接,使"电流调节器"成为P〔比例〕调节器.调节面板上的调零电位器RP3,用万用表的毫伏档测量电流调节器的"11"端,使调节器的输出电压尽可能接近于零.B、正负限幅值的调整把"速度调节器"的"5"、"6"短接线去掉,将DJK08中的可调电容0.47uF接入"5"、"6"两端,使调节器成为PI <比例积分>调节器,然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的"3"端,当加一定的正给定时,调整负限幅电位器RP2,使之输出电压为最小值即可,当调节器输入端加负给定时,调整正限幅电位器RP1,使速度调节器的输出正限幅为U ctmax.把"电流调节器"的"8"、"9"短接线去掉,将DJK08中的可调电容0.47uF接入"8"、"9"两端,使调节器成为PI〔比例积分〕调节器,然后将DJK04的给定输出端接到电流调节器的"4"端,当加正给定时,调整负限幅电位器RP2,使之输出电压为最小值即可,当调节器输入端加负给定时,调整正限幅电位器RP1,使电流调节器的输出正限幅为U ctmax.C、电流反馈系数的整定直接将"给定"电压U g接入DJK02-1移相控制电压U ct的输入端,整流桥输出接电阻负载R,负载电阻放在最大值,输出给定调到零.按下启动按钮,从零增加给定,使输出电压升高,当U d=220V时,减小负载的阻值,调节"电流反馈与过流保护"上的电流反馈电位器RP1,使得负载电流I d=l.3A时,"2"端I f的的电流反馈电压U fi=6V,这时的电流反馈系数β=U fi/I d=4.615V/A.D、转速反馈系数的整定直接将"给定"电压U g接DJK02-1上的移相控制电压U ct的输入端,"三相全控整流"电路接直流电动机负载,L d用DJK02上的200mH,输出给定调到零.按下启动按钮,接通励磁电源,从零逐渐增加给定,使电机提速到n =150Orpm时,调节"速度变换"上转速反馈电位器RP1,使得该转速时反馈电压U fn=-6V,这时的转速反馈系数α =U fn/n =0.004V/<rpm>.<5>转速单闭环直流调速系统①按图5-7接线,在本实验中,DJK04的"给定"电压U g为负给定,转速反馈为正电压,将"速度调节器"接成P〔比例〕调节器或PI〔比例积分〕调节器.用DJK02上200mH,给定输出调到零.直流发电机接负载电阻R,Ld②直流发电机先轻载,从零开始逐渐调大"给定"电压U g,使电动机的转速接近n=l200rpm.③由小到大调节直流发电机负载R,测出电动机的电枢电流I d,和电机的转速n,直至I d=I ed,即可测出系统静态特性曲线n=f<I d>.<6>电流单闭环直流调速系统①按图5-8接线,在本实验中,给定U g为负给定,电流反馈为正电压,将"电流调节器"接成比例〔P〕调节器或PI〔比例积分〕调节器.直流发电机接负载电阻R,L d用DJK02上200mH,将给定输出调到零.②直流发电机先轻载,从零开始逐渐调大"给定"电压U g,使电动机转速接近n=l200rpm.③由小到大调节直流发电机负载R,测定相应的I d和n,直至电动机I d=I ed,即可测出系统静态特性曲线n=f<I d>.七、实验报告<1>根据实验数据,画出U ct不变时直流电动机开环机械特性.<2>根据实验数据,画出U d不变时直流电动机开环机械特性.<3>根据实验数据,画出转速单闭环直流调速系统的机械特性.<4>根据实验数据,画出电流单闭环直流调速系统的机械特性.<5>比较以上各种机械特性,并做出解释.八、思考题<l>P调节器和PI调节器在直流调速系统中的作用有什么不同?<2>实验中,如何确定转速反馈的极性并把转速反馈正确地接入系统中?调节什么元件能改变转速反馈的强度?<3>改变"电流调节器"及"速度调节器"的电阻、电容参数,对系统有什么影响？九、注意事项<1> 双踪示波器有两个探头,可同时观测两路信号,但这两探头的地线都与示波器的外壳相连,所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上,否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路.为此,为了保证测量的顺利进行,可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘,只使用其中一路的地线,这样从根本上解决了这个问题.当需要同时观察两个信号时,必须在被测电路上找到这两个信号的公共点,将探头的地线接于此处,探头各接至被测信号,只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号,而不发生意外.<2>电机启动前,应先加上电动机的励磁,才能使电机启动.在启动前必须将移相控制电压调到零,使整流输出电压为零,这时才可以逐渐加大给定电压,不能在开环或速度闭环时突加给定,否则会引起过大的启动电流,使过流保护动作,告警,跳闸.<3>通电实验时,可先用电阻作为整流桥的负载,待确定电路能正常工作后,再换成电动机作为负载.<4>在连接反馈信号时,给定信号的极性必须与反馈信号的极性相反,确保为负反馈,否则会造成失控.<5>直流电动机的电枢电流不要超过额定值使用,转速也不要超过1.2倍的额定值.以免影响电机的使用寿命,或发生意外.<6>DJK04与DJK02-1不共地,所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地.。
直流调速的工作原理
直流调速的工作原理
直流调速系统是通过控制直流电机的电压和电流来实现调速的。
其工作原理如下：
1. 直流电源供电：首先，将直流电源连接到直流电机的电源端，以提供电机所需的电压和电流。
2. 转换器及控制器：在直流电源和直流电机之间，需要使用一个电流转换器（如可控硅、可逆整流器等）和一个控制器来实现对电机的调速控制。
3. 电机驱动：通过控制器对电流转换器的控制信号，调节转换器的开关状态，从而控制直流电机的驱动电压和电流。
通过调节驱动电压和电流的大小和方向，可以实现对电机转速的控制。
4. 反馈系统：为了保持电机转速的稳定性和精确性，通常需要使用一个反馈系统来监测电机的转速，并将实际转速与期望转速进行比较，从而实现闭环控制。
反馈系统通常使用编码器或速度传感器来测量电机转速，并将测量值发送给控制器进行处理。
5. 控制算法：控制器根据反馈系统的测量值和期望转速之间的差异，通过控制电流转换器的开关状态，调整驱动电压和电流的大小和方向，从而实现对电机转速的调节。
常用的控制算法有比例积分控制（PI控制）、模糊控制和遗传算法等。
综上所述，直流调速系统通过对直流电机的电压和电流进行控
制，结合反馈系统和控制算法，实现对电机转速的调节。
这种调速系统广泛应用于许多领域，如工业生产、交通运输、机械设备等。
直流调速的工作原理
直流调速的工作原理
直流调速是一种通过改变电机电源电压来实现转速控制的方法。
该方法通过调节电机的电源电压来改变电机的转速，从而实现对电机的调速要求。
直流调速系统由一个直流电动机、一个功率控制器和一个速度反馈回路组成。
功率控制器负责根据输入的转速指令和实际转速信号来计算出电机所需的电压，然后将这个电压通过调节器输出给电机的电源。
在直流调速系统中，电动机通过电枢和励磁线圈两个磁场相互作用来产生转矩。
当电机接受到一定电压时，电动机的转矩和电磁势联动，从而产生转速。
当电机的电源电压增加时，电机的转速也会相应增加。
反之，当电机的电源电压减小时，电机的转速也会下降。
为了实现调速，系统需要通过速度反馈回路来监测电机的实际转速，并将其与设定的转速进行比较。
根据比较的结果，功率控制器会调节输出给电机的电压，使得电机的实际转速逐渐接近设定的转速。
在直流调速系统中，常见的功率控制器有电阻调速、电压调速和电流调速等方法。
通过调节电机的电源电压，可以实现对电机转速的精确控制，满足不同工况下的要求。
同时，直流调速系统还具有响应快、调速范围广和控制精度高等优点，广泛应用于各个领域的工业控制中。
运动控制转速电流反馈控制的直流调速系统教学课件
直流电机调速系统的设计步骤
确定系统参数
根据实际需求和系统性能要求，确定 直流电机的额定电压、电流、转速等 参数。
设计控制算法
根据系统组成和设计步骤，搭建直流 电机调速系统，并进行必要的调试和 优化。
Байду номын сангаас选择控制器
根据系统参数和控制要求，选择合适 的控制器，如PID控制器、模糊控制 器等。
搭建系统
根据控制要求和控制器类型，设计合 适的控制算法，如比例控制、积分控 制、微分控制等。
直流电机调速系统的调试与优化
系统调试
在系统运行过程中，对系统的各项性能指标进行测试和调整 ，确保系统满足设计要求。
参数优化
根据实际运行情况和性能测试结果，对系统参数进行优化， 提高系统的性能和稳定性。
04
实际应用案例分析
案例一：某工厂的直流电机调速系统设计
总结词：高效稳定
详细描述：某工厂为了提高生产效率，采用了直流电机调速系统。通过转速电流反馈控制，实现了电机的平滑调速，提高了 生产线的稳定性和效率。
案例二：某实验室的直流电机调速系统应用
总结词：精确控制
详细描述：在某实验室中，直流电机调速系统被用于精确控制实验设备。通过转速电流反馈控制，实 验人员能够实时调整电机速度，确保实验结果的准确性和可重复性。
案例三：某研究机构的直流电机调速系统研究
总结词：创新研究
详细描述：某研究机构利用直流电机调速系统进行创新研究 ，探索转速电流反馈控制在不同场景下的应用。通过不断优 化算法和控制策略，提高了直流电机调速系统的性能和适用 范围。
05
问题与展望
目前直流电机调速系统面临的问题与挑战
系统稳定性问题
能效问题
转速电流反馈控制的直流调速系统课件
IdL
0
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转速电流反馈控制的直流调速系统
t2 t3 t4 课件t
在A快于St上负=R0和升载时A，转，C在矩R系，两 Id统上转个突升速P加I到调为阶I节d零l跃之器。给前的定，作信电用号动下U机，n*转，Id矩在很小
当性作Id用≥ I，dL 后转，速电不机会开很始快起增动长，，由AS于R输机入电偏惯 差电压仍较大， ASR很快进入饱和状态， 而U*AimC。R一般不饱和。直到Id = Idm ， Ui =
转速电流反馈控制的直流调速系统 课件
图3-8 典型的阶跃响应过程和跟随性能指标
超调量σ
Cm ax C 100%
C
上升时间
峰值转时速间电流反馈控课制件的直调流调节速系时统间
2．抗扰性能指标
当调速系统在稳定运行中，突加一个使输 出量降低（或上升）的扰动量F之后，输出 量由降低（或上升）到恢复到稳态值的过 渡过程就是一个抗扰过程。
个阶段， 转速调节器在此三个阶段中经历了不饱和、饱和
以及退饱和三种情况。
转速电流反馈控制的直流调速系统 课件
转速电流反馈控制的直流调速系统 课件
图3-6 双闭环 直流调速系统 起动过程的转 速和电流波形
第Ⅰ阶段：电流上升阶段（0~t1）
n
Ⅰ n*
Ⅱ
Ⅲ
电流从0到达最
。
大允许值 I dm
0
t
Id Idm
3.1.2 稳态结构图与参数计算
图3-2 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图 ASR——转速调节器 ACR——电流调节器 T转G速—电流—反馈测控课速制件的发直流电调速机系统
1. 稳态结构图和静特性
转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定 的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制 了电力电子变换器的最大输出电压，
直流调速系统原理ppt课件
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1 转速负反馈晶闸管直流调速系统
给定
比较放大
晶闸管触 发整流
反馈电位器
他励直流电动机 测速发电机
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1.1 系统的组成
由图可见，该系统的控制对象是直流电动机M，被 控量是电动机的转速n，晶闸管触发及整流电路为功 率放大和执行环节，由运算放大器构成的比例调节器 为电压放大和电压(综合)比较环节，电位器RP1为给 定元件，测速发电机TG与电位器RP2为转速检测元 件。该调速系统的组成框图如下:
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电流截止负反馈的作用
可以通过一个电压比较环节，使电流负反馈环节只有 在电流超过某个允许值(称为阈值)时才起作用，这就 是电流截止负反馈。
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电流截止负反馈环节的组成工作原理
n
额定电流时
堵转电流时 理想特性
堵转电流 时的实际 特性
挖土机特性
Id
当Id较小,即IdRc≤Uo时，则二极管VD截止，电流截止负 反馈不起作用。 当Id较大，即IdRc≥U0时，则二极管VD导通，电流截止 负反馈起作用，ΔU减小，Ud下降，Id下降到允许最电流。
触发 电路
电源及晶闸管电路
电 动 机
比较环节+比例调节器
测速电机
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电流 载止 比较 电路
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比较放大电路（Amplifier）
由叠加定理：当Us(s)单独作用 时，有：
U U 'sk((ss))R R1 2 Uk' R R1 2Us(s)
当Ufn(s)单独作用时，有：
U U "kf(n(ss))R R1 2 Uk "R R1 2[Ufn(s)]
转速负反馈单闭环直流调速系统PPT课件
第2 章
直流调速系统
2.3 转速负反馈单闭环直流调速系统
2.3.1 单闭环调速系统的组成及静特性 2.3.2 单闭环调速系统的动态分析 2.3.3 无静差调速系统的积分控制规律 2.3.4 单闭环调速系统的限流保护
2.3.1 单闭环调速系统的组成及静特性
转速给定
控制器
电网 功率驱动装置 电动机
例2.2 对于例2.1所示的开环系统，采用转 速负反馈构成单闭环系统，且已知晶闸管
整流器与触发装置的电压放大系数 Ks = 30，
= 0.015V·min/r，为了满足给定的要求，
计算放大器的电压放大系数KP 。
IdR
U*n +
_
∆Unn
Uct Kp
Ud0 + _ E Kss
1/Ce
n
Un
解：在例2.1中已经求得
（2）V-M系统工作在开环机械特性的连续段； （3）忽略控制电源和电位器的等效电阻。
各环节静态关系
电压比较环节 放大器
U n
U
* n
Un
Uct KpUn
电力电子变换器
Ud0 KsUct
调速系统开环机械特性 测速反馈环节
n Ud0 IdR Ce
U n n
以上各关系式中
Kp — 放大器的电压放大系数； Ks — 电力电子变换器的电压放大系数；
n, Te
ud0
Rid
L
did dt
E
图2.21 直流电动机等效电路
(1) 额定励磁下直流电动机的传递函数
+
R
L
TL
id
+
Ud0
E MM
n, Te
直流调速系统原理
直流调速系统原理直流调速系统（Direct Current Speed Control System）是一种用于调节直流电机转速的控制系统。
通过改变直流电机的电压或电流，可以实现对电机转速的精确控制。
该系统在工业生产中广泛应用于需要精确控制转速的场合，如电动机、电梯、电驱动泵和风机等。
直流调速系统的基本原理可以分为两个步骤：测量和调节。
首先进行转速的测量，通过应用传感器（如编码器或霍尔元件）来检测直流电机的转速。
测量得到的转速信号经过放大和处理后，传递给调速器，供下一步的调整使用。
其次是调节步骤，通过控制器对电机进行稳定调节，以达到期望转速。
调节的方式通常采用负反馈控制，即根据测量到的实际转速和设定转速之间的差异进行控制。
调速器根据该差异计算出控制信号，并通过功率放大器将信号转换为相应的输出电压或电流。
这样，通过改变输入电压或电流，就可以控制电机的转速。
电机的转速调节可通过两种方式实现：电压调速和电流调速。
电压调速是改变直流电机的输入电压来调整转速的方法。
通常来说，电压越高，电机的转速越快；电压越低，电机的转速越慢。
在电压调速系统中，调整输出电压的大小可以通过控制器来实现。
具体来说，当测量到的实际转速高于设定转速时，控制器会减小输出电压，使电机转速降低。
相反，当测量到的实际转速低于设定转速时，控制器会增加输出电压，使电机转速增加。
电流调速是通过改变直流电机的输入电流来调整转速的方法。
与电压调速类似，电机的转速与输入电流之间存在一定的关系。
电流越大，电机转速越慢；电流越小，电机转速越快。
电流调速系统通过控制器来调整输出电流的大小，以实现对电机转速的调节。
总的来说，直流调速系统通过测量电机的实际转速，并通过负反馈控制的方式，控制电机的输入电压或电流，从而达到精确调节电机转速的目的。
这一系统能够在不同负载和工况下实现稳定可靠的转速调节，广泛应用于工业自动化控制领域。
直流调速器工作原理
直流调速器工作原理
直流调速器工作原理是通过调节电机电压和电流来改变其转速。
其基本原理是利用调制技术将直流电压进行调制，然后经过整流、滤波等电路处理后，供给电机。
调速器内部有一个电压或电流反馈回路，用来检测电机的转速，并将反馈信号与设定值进行对比，然后通过控制电压或电流的大小，使电机达到预定的转速。
调速器一般由调速电路、控制系统和信号处理器组成。
调速电路包括调试电位器、比较器、放大器等元件，用来控制电机的输出电压或电流。
控制系统负责接收来自传感器的反馈信号，并根据设定值与反馈信号的差值来控制输出信号的大小。
信号处理器用于处理传感器反馈信号的噪声和干扰，提高调速系统的稳定性和精确度。
在工作过程中，调速器首先通过测量电机的转速来获取反馈信号，然后将该信号与设定值进行比较。
如果转速低于设定值，调速器会增加输出电压或电流，以增加电机的转速。
如果转速高于设定值，调速器会减少输出电压或电流，以降低电机的转速。
这种负反馈控制的方式可以实现电机的精确调速。
直流调速器的工作原理基于电磁感应定律和电子技术的应用，通过精确控制电压和电流，实现对电机转速的调节，广泛应用于机械传动系统中的调速控制。
第六周第一次课(转速负反馈直流调速系统的工作原理)
第三章 单闭环直流调速系统
2．转速负反馈自动调节过程
转速负反馈环节自动调节过程
第三章 单闭环直流调速系统
转速负反馈调速系统的调节过程
第三章 单闭环直流调速系统
结论： ①转速负反馈自动调节过程依靠偏差电压 来进行调节； ②这种系统是以存在偏差为前提的，反馈环节只是检测③经转速负反馈调整稳定后的转速将低于原来的转速。
转速负反馈自动调节过程转速负反馈环节自动调节过程第三章单闭环直流调速系统转速负反馈调速系统的调节过程第三章单闭环直流调速系统结论
第三章 单闭环直流调速系统
复习导入：
第三章 单闭环直流调速系统
二、转速负反馈单闭环调速系统的工作原理
1．电动机内部自动调节过程
①此调节过程主要通过电动机内部电动势E的变化来 进行调节；
第三章 单闭环直流调速系统
当负载转矩减小时，闭环系统的自动调节过程又是怎样的？
转速负反馈晶闸管-直流电动机调速系统原理图分析
读图分析：C5.R5引入电压微分负反馈，是为了抑制主回路输出电压的波动，从而减小电机转速的波动，V35、V36脉冲放大器；KA3为电流继电器；V11续流二极管；V10、RP2、R13、R14、C9、R15电流负反馈；RP3给定电压的上限值；RP5是下限值；RP4调节大小；RP6电压反馈；TG测速发电机；以117为参考点，若主回路输出电压升高，则C5上端电压降低，使C7的充电电流变小，C7两端充到峰点电压的时间变长，触发脉冲后移，主回路输出电压变小（起抑制升高的作用），变化越快，抑制越强（微分也就变化）。
V12.V13使晶闸管G、K之间不承受反向电压（V21、V22）.
问答题：1.放大器V31输入端二极管V9的作用是什么？答：输入信号的限幅保护作用。
2.采用电压微分负反馈是为了什么？
答：①电压微分负反馈在动态过程中起作用；
②限制电压的上升率；
③限制转速变化率；
④限制系统的加速度，有利于系统的稳定。
3.主电路中平波电抗器∠β二极管V2的作用？
答：V2是续流二极管，使整流电路在电感负载下，保证晶闸管可靠换相而不失控。
4.三极管V31在零速时处于什么状态？答：处于放大状态（或截止状态）。
5.电枢并联的R6起什么作用？答：R6起能耗制动电阻的作用。
6.为何采用UR4？答：UR4是用来变换测速发电机TG输出电压的极性，使电机不论正转还是反转，系统引入的都为转速负反馈。
第1题转速负反馈晶闸管-直流电动机调速系统原理图分析。
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第三章 单闭环直流调速系统
当负载转矩减小时，闭环系统的自动调节过程又是怎样的？
2．转速负反馈自动调节过程
转速负反馈环节自动调节过程
第三章 单闭环直流调速系统
转速负反馈调速系统的调节过程
第三章 单闭环直流调速系统
结论： ①转速负反馈自动调节过程依靠偏差电压 来进行调节； ②这种系统是以存在偏差为前提的，反馈环节只是检测偏差，减小偏差 ，而不能消除偏差，因此它是有静差调速系统； ③经转速负反馈调整稳定后的转速将低于原来的转速。
第三章 单闭环直流调速系统
复习导入：
第三章 单闭环直流调速系统
二、转速负反馈单闭环调速系统的工作原理
1．电动机内部自动调节过程
①此调节过程主要通过电动机内部电动势E的变化来 进行调节；
②调节过程是以转速的改变为前提，当负载发生变化 时，通过转速的改变，使其达到新的稳定状态。
第三章 单闭环直流调速系统