陈伯时运动控制系统“制动过程”(补充)资料
电力拖动自动控制系统-运动控制系统-阮毅-陈伯时思考题和课后习题答案
电力拖动自动控制系统-运动控制系统〔阮毅伯时〕课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流 PWM 变换器电路的根本构造。
答：直流 PWM 变换器根本构造如图，包括 IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期〔1/fc〕，而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半〔1/〔2mf〕。
因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频〔50 或 60Hz〕为一周〕，m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停顿不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
假设二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为假设开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开场下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
电力拖动自动控制系统陈伯时一-精品文档29页
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
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6. 课程的性质、任务和内容 ◆本课程性质及其特点：
▲本课程属于专业必修课
▲主要以系统设计为主 ▲该课程涉及到自动控制理论、电力电子技术 和电机与拖动基础三门课
◆要求：
▲作笔记
▲准备两个作业本，按要求交作业
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7．课程内容及学时分配
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5.电气传动的发展
◆直流电气传动功率部分的发展 ▲ 最早出现的直流电气传动是交流电动机拖
动直流发电机机组作为功率部分。 ▲ 20世纪50年代,推出了水银整流器给直流电
动机供电, 是静止变流装置。玻壳易碎,运输不方 便, 造价高, 维护麻烦。
▲ 第一代电力电子器件—晶闸管，第二代— 电流控制型自关断器件(如GTO和BJT，低频(数千 赫兹) 直流脉宽调制变换器)；第三代—电场控制 型自关断器件(如功率P-MOSFET和IGBT ，高频(数 十甚至数百千赫兹) 直流脉宽调制变换器)。
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10.课程在本专业培养中的地位与作用(续)
1）系统的观念：一个电路从信号输入、 中间的处理到最后的输出，各级之间的增益 分配、参数设置、逻辑关系都是相互协调、 相互制约的，只有通盘考虑、全面调试才能 获得理想效果。《运动控制系统》课程特别 有利于学生系统集成的能力、综合应用能力 、仿真能力的培养。
电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
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10.课程在本专业培养中的地位与作用(续)
2）工程的观念：数学、物理的严格论证及 精确计算到工程实际之间往往有很大差距， 《运动控制系统》中的“工程设计”方法能 引导学生的思维更切合工程实际。因而特别 有利于学生工程观念的培养。
电力拖动自动控制系统(陈伯时)3-1-2直流调速系统的数字控制
微机数字控制系统中的存储系数相当于模拟 控制系统中的反馈系数。
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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3.1.2 采样频率的选择
Shannon 采样定理:
fsam应不小于信号最高频率 fmax 的2倍，即 fsam≥2fmax
这样，经采样及保持后，原信号的频谱不发 生明显的畸变，系统保持原有的性能。
负面效应：
A/D转换的量化误差，影响控制精度和平滑性。 D/A转换的滞后效应，提高控制系统传递函数分母
的阶次，使系统的稳定裕量减小，甚至会破坏系统 的稳定性。
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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3.1.1数字量化
量化的原则是：在保证不溢出的前提 下，精度越高越好。 存储系数显示量化的精度，其定义为
偏移码
127
7FH
7FH
FFH
……
…… ……
……
0
00H
00H
80H
……
…… ……
……
-127
FFH 81H
01H
-128
80H
00H
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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(3). 输出变量
可以用开关量直接控制功率器件 的通断，也可以用经D/A转换得到的 模拟量去控制功率变换器。
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
电力电拖力动传动自动控控制制系统系统
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采样频率
实际系统中信号的最高频率很难确定， 尤其对非周期性信号（系统的过渡过 程），其频谱为 0 至∞的连续函数，最 高频率理论上为无穷大。
因此，难以直接用采样定理来确定系统 的采样频率。
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电力拖动自动控制系统课后习题答案全内含两份阮毅陈伯时完整版
电力拖动自动控制系统课后习题答案全内含两份阮毅陈伯时HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】电力拖动自动控制系统 课后习题答案{全，内含两份，二无一失}——运动控制系统第四版{上海大学 阮毅 陈伯时}1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2变正，于是VT 2导通，VT 2导通，VT 1关断。
1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么关系为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了答：生产机械要求电动机提供的最高转速max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围，用字母D 表示，即：m inm ax n n D负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ∆与理想空载转速min 0n 之比，称为系统的静差率S,即：min0n n s N ∆= 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为：由于在一定的N n 下，D 越大，m in n 越小N n ∆又一定，则S 变大。
所以，如果不考虑D ，则S 的调节也就会容易，1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为m in /1500max 0r n =，最低转速特性为m in /150min 0r n =，带额定负载的速度降落m in /15r n N =∆，且不同转速下额定速降N n ∆不变，试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多大解1-5闭环调速系统的调速范围是1500----150r/min ，要求系统的静差S<=2%,那末系统允许的静态速降是多少如果开环系统的静态速降是100r/min 则闭环系统的开环放大倍数应有多大1，min /06.3%)21(10%21500)1(101501500min max r S D S n n n n D N =-⨯≤-=∆===则 2，7.31106.31001=-≥+=∆∆K K n n cl op则1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min ，如果将开环放大倍数他提高到30，它的速降为多少在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加1成正比1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速min /1500r n =，开环转速降落min /240r n Nop =∆，若要求静差率由10%减少到5%则系统的开环增益将如何变化？解：原系统在调速范围D=20，最小转速为：min /75201500max min r D n n ===， 原系统在范围D=20，静差率为10%时，开环增益为：静差率10%时原系统的开环增益为： 1-8转速单环调速系统有那些特点改变给定电压能否改变电动机的转速为什么如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速为什么如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力答：1）闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围。
运动控制系统第四版(陈伯时主编)第4章
一、V-M可逆直流调速系统的主回路结构
1.单组晶闸管装置的整流和逆变 单组晶闸管装置供电的V-M系统在拖动起重机 类型的负载时可能出现整流和有源逆变状态。
Id
E M
n Te
TL
ห้องสมุดไป่ตู้
Id
E
M
Te
Ud
P
Ud
P
n
TL
提升，整流， Ⅰ象限，电动， α<90°
U d0 U d0max cos
当90°<α <180 °时，逆变，
U d0 U d0max cos U d0max cos
两组晶闸管装置反并联可逆线路的 整流和逆变状态原理与单组晶闸管线路 相同，只是出现逆变状态的具体条件不 一样。 现以正组晶闸管装置整流和反组晶 闸管装置逆变为例，说明两组晶闸管装 置反并联可逆线路的工作原理。
+ + +
电动 正组整流
+
－
－ － －
电动 反组整流
－
+
－
回馈发电 正组逆变
+
回馈发电 反组逆变
一
二
三
四
反并联的晶闸管装置的其他应用
既使是不可逆的调速系统，只要是需要快速回 馈制动，常常也采用两组反并联的晶闸管装置， 由正组提供电动运行所需的整流供电，反组只 提供逆变制动。 这时，两组晶闸管装置的容量大小可以不同， 反组只在短时间内给电动机提供制动电流，并 不提供稳态运行的电流，实际采用的容量可以 小一些。
下放，逆变， Ⅳ象限，反向制动， α>90°
机械特性
V的单向导电性，电 枢电流无法反向
电力拖动自动控制系统第三版陈伯时word资料10页
电力拖动自动自动系统——运动控制系统上海大学陈博时第三版习题答案第一章：闭环控制的直流调速系统1-1 为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM系统与V-M系统相比，在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右；（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大，因而装置效率较高；（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高；1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。
答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。
在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。
在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT 1始终是关断的。
有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT 1关断后i d 经VD 2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD 2两端电压也降为零，VT 2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系?为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”? 答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D 表示,即：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比，称作静差率s ，即调速范围、静态速降和最小静差率之间的关系是：按上述关系可得出：D 越小，s 越小，D 越大，s 越大；D 与s 相互制约，所以说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”。
运动控制系统_陈伯时_第4版课后习题答案完整版
2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000m i n N N N N P k W U V I A nr ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2)0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.9 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V , I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。
（3）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数 α应该是多少？ （4）计算放大器所需的放大倍数。
解：（1）()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a ee n U I R C C V r=-⨯⇒=-⨯==()//12.5 3.3/0.134307.836/minN N eop N e n U I R C n I R C r ∑∑=-⨯⇒∆=⨯=⨯=()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ∆=-=⨯=（）所以，min/33.8r n cl =∆（2）（3）（4）()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K ne d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-=()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α⎡⎤=⎡⨯+⎤-⨯+⎣⎦⎣⎦r V min/0096.0=⇒α可以求得，*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K K α===也可以用粗略算法：n U U n nα=≈*，01.0150015*===n U n α /p e s K KC K α=，()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kW P N 8.2=，V U N 220=，A I N 6.15=，1500=N n r/min ，a R =1.5Ω，整流装置内阻rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电阻L R =0.8Ω， 触发整流环节的放大倍数35=s K 。
电力拖动自动控制系统_(第三版)_陈伯时
1-17在无静差转速单闭环调速系统中，转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响？并说明理由。
答：转速的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响，因为系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度， 。例如，若给定应为15V～1500转；当给定发生错误为13V时，转速n不为1500转。当反馈检测环节的精度不准时，即α有误差时，转速n也不为1500转。
1-4某一调速系统，测得的最高转速特性为 ，最低转速特性为 ，带额定负载时的速度降落 ，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？
解：思路一：
系统能够达到的调速范围为：
系统允许的静差率：
思路二：
系统允许的静差率：
系统能够达到的调速围为：
1-5某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min，要求系统的静差率 ，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？
（1）系统开环工作时，试计算调速范围 时的静差率s值。
（2）当 ， 时，计算系统允许的稳态速降。
（3）如组成转速负反馈有静差调速系统，要求 ， ，在 时 ， ，计算转速负反馈系数 和放大器放大系数 。
（4）如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统，仍要求在 时， ， ，并保持系统原来的开环放大系数 不变，试求在 时的静差率。
②抵抗扰动，服从给定。
③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
（2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。
（3）如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比会改变转速，因为反馈信号与给定信号的比较值发生了变化，破坏了原先的平衡，调速系统就要继续动作，使反馈信号与给定信号达到新的平衡为止。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统(_阮毅_陈伯时)课后
第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt1-2-3直流拖动控制系统
n
2U 2
cos[sin(
6
)
sin(
6
)ectg
]
Ce (1 ectg )
(1-10)
Id
3 2U2
2R
[cos(
6
) cos(
6
)
Ce n]
2U 2
式中 arctg L ； — 一个电流脉波的导通角。
R
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
21
（3）电流断续机械特性计算
当阻抗角 值已知时，对于不同的控制 角 ，可用数值解法求出一族电流断续时的
1
LP
VT
T
c1
2
c2
L
b1 a1
b2 M
a2
并联多重联结的12脉波整流电路
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
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1.2.4 晶闸管-电动机系统的机械特性
当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为
n
1 Ce
(U d0
Id R)
1 Ce
m ( π Um
sin
π m
cos
Id R)
（1-9）
式中 Ce = KeN —电机在额定磁通下的电动势系数。 式（1-9）等号右边 Ud0 表达式的适用范围如第1.2.1节
R— 主电路等效电阻；
且有 R = Rrec + Ra + RL；
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
8
对ud0进行积分，即得理想空载整流电 压平均值Ud0 。
用触发脉冲的相位角 控制整流电压的平 均值Ud0是晶闸管整流器的特点。
Ud0与触发脉冲相位角 的关系因整流电
路的形式而异，对于一般的全控整流电路，
第4讲《电力拖动自动控制系统》第三版陈伯时资料重点
R1 RaR2 R1 Ra 2来自Rm1Rm 2
Ra
m1
Rm Rm1 Ra m
m Rm
Ra
lg Rm m Ra
lg
R1 R1 Ra ( 1)Ra
RΩ2 R2 R1 ( 2 )Ra RΩ1
RΩm1
Rm1
Rm2
RΩm2
m2
RΩ1
RΩm
Rm
Rm1
RΩm1
R m1 Ω1
在减速过程中，各个参数变化如下：
nA
感应电动势Ea
CenA
电枢电流Ia
(U
Ea ) Ra
转矩T
CT Ia
直到T TZ 2时，电动机不再减速，达到了一个新的稳态（B点）。
两种特性曲线有交点仅是稳定运行的必要条件。稳定运行 的充分条件是：如果电力拖动系统原在交点处稳定运行，由于 出现某种干扰作用（如电网电压波动、负载转矩的微小变化 等），使原来两种特性的平衡变成不平衡，电动机转速便稍有 变化，这时，当干扰消除后，拖动系统必须有能力使转速恢复 到原来交点处的数值。电力拖动系统如能满足这样的特性配合 条件，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。
3）电机由 c点加速到 d点时，再切除电阻 R1，机械特性变成固有特 性n0gfe， 同理Ia ，转矩T1 ，加速度逐步增大，直 到转速n达到稳定转速 ng， 此时，电机稳定运转， 转矩T Tz，起动过程结束。
串电阻分级起动时，最好保证每一级的电流I1（T1）相等, 每一级的I2（T2）相等，这样起动就会很平稳！
在电力拖动系统中，一些电气参数（如电压、电阻等）与负载 转矩等可能会突然变化，但由于惯性，这些变化却不能导致电动机 的转速、电流、转矩及磁通等参量的突变，而必须是个连续变化的 过程，从而引起了相应的过渡过程 ！
运动控制系统_第四版_阮毅_陈伯时主编--部分章节内容
2.1 直流调速系统用的可控直流电源
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。
本节介绍几种主要的可控直流 电源。
常用的可控直流电源有以下三种
旋转变流机组——用交流电动机和直流发 电机组成机组，以获得可调的直流电压。
静止式可控整流器——用静止式的可控整 流器，以获得可调的直流电压。
直流调速方法
根据直流电机转速方程
n U IR Ke
（1-1）
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。
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：
n
保持励磁 = N ；
n0
保持电阻 R = Ra
调节过程：
改变电压 UN U
U n ， n0
调速特性：
O
转速下降，机械特性
曲线平行下移。
nN
n1
UN
n2
U1
用触发脉冲的相位角 控制整流电压的
平均值Ud0是晶闸管整流器的特点。
Ud0与触发脉冲相位角 的关系因整流电
路的形式而异，对于一般的全控整流电路，
当电流波形连续时，Ud0 = f () 可用下式表
示
• 整流电压的平均值计算
U d0
m π Um
sin
π m
cos
(1-5)
陈伯时运动控制系统 第4章“制动过程”(补充)
本组逆变过程系统状态
TM
+ KF
U*
n
U*i
ASR
+
-
KR
+ 0 + Un -
+ - - Ui +
ACR
Uc GTF
+ Lc1
TA
VF
+ +
--
Id
M
Ld
Lc3
-1
AR U GTR c
Lc2
+
VR
Lc4
+
-TG
在 VF-M 回路中，由于 VF 变成逆变状态，极 性变负，而电机反电动势 E 由于转速惯性使 其极性未变，迫使电流迅速下降，主电路电 感迅速释放储能，企图维持正向电流，这时
它组建流子阶段
（1）Id 过零并反向（电机反电势作用使电流反 向），直至到达 - Idm 以前，ACR并未脱离饱和状 态，其输出仍为 - Ucm 。这时，VF和 VR 输出电压
的大小都和本组逆变阶段一样，但由于本组逆变停
L 止，电流变化延缓， dI d dt
的数值略减，使：
dI d L E U d0f U d0r dt
n
E
O
I II1
II2
II3
t
反向起动
自学内容
有环流系统可逆运行曲线
n I
II
III
IV
V
VI
n*
O -n* Id
t
Idm IdL
O t1 t2 t3 t4 t5 t6 -IdL -Idm t
（2）反组VR由“待整流”进入整流，向主电路 提供 –Id 。 由于反组整流电压 Ud0r 和反电动势 E 的极 性“顺联”，反向电流很快增长，电机处于反 接制动状态，转速明显地降低，因此，又可称 作“它组反接制动状态”。
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现以正向制动为例，说明有环流可逆调速 系统的制动过程。
I. 本组逆变阶段
在这阶段中，电流由正向负载电流下降到零， 其方向未变，因此只能仍通过正组VF流通， 具体过程如下：
发出停车（或反向）指令后，转速给定电压 突变为零（或负值）；
ASR输出跃变到正限幅值 +U*im ； ACR输出跃变成负限幅值 -Ucm ； VF由整流状态很快变成逆变状态，同时反
L dId 0 dt
E Ud0f Ud0r
它组回馈制动过程系统状态
TM
+ KF
U*n
U*i +
ASR
Uc GTF
ACR
+0+ -
KR -
Un -
+- - Ui +-
+-
+-
Lc1
TA +
-M-
VF
Lc3 Ld
AR Uc GTR
Lc2
-1
Id
Lc4
+--
-+-
VR
-TG-
电机在恒减速条件下回馈制动，把动 能转换成电能，其中大部分通过 VR 逆 变回馈电网，过渡过程波形为图4-10中 的第 II2 阶段，称作“它组回馈制动阶段” 或“它组逆变阶段”。
L
dId dt
E
U d0f
Ud0r
大部分能量通过 VF 回馈电网，所以称作“本 组逆变阶段”。由于电流的迅速下降，这个阶 段所占时间很短，转速来不及产生明显的变化， 其波形图见图4-10中的阶段 I 。
制动过程系统响应曲线
Uc
O
-Ucm
t
Id IdL
O t
-Idm
nE 图4-10 配合控制有
环流可逆直流调速
正向稳态运行过程系统状态
TM
+
KF
U*n+
U*i +
ASR
Uc GTF
ACR
VF
+-
- KR
Un -
- - Ui +
+
+
Lc1 +
P
TA -M-
Id
Ld
Lc3
AR Uc GTR
Lc2
-1
-
-
Lc4
VR
有环流系统正向运行过程
n -TG-
制动过程（动态过程）
整个制动过程可以分为两个主要阶段，其 中还有一些子阶段。主要阶段分为：
组VR由待逆变状态转变成待整流状态。
本组逆变过程系统状态
TM
+
KF
U*n
U*i +
ASR
Uc GTF
ACR
VF
+0+ -
- KR
Un -
+- - Ui +
+-
+-
Lc1
Id
Lc3
TA +
Ld
-M-
AR Uc GTR
Lc2
-1
+-
Lc4 +-
VR
-TG-
在VF-M回路中，由于VF变成逆变状态，极 性变负，而电机反电动势 E 由于转速惯性使 其极性未变，迫使电流迅速下降，主电路电 感迅速释放储能，企图维持正向电流，这时
它组建流子阶段
（1）Id 过零并反向（电机反电势作用使电流反
向），直至到达 - Idm 以前，ACR并未脱离饱和状 态，其输出仍为 - Ucm 。这时，VF和 VR 输出电压 的大小都和本组逆变阶段一样，但由于本组逆变停
止，电流变化延缓，L dId 的数值略减，使：
dt
L
dId dt
E
U d0f
Ud0r
（2）反组VR由“待整流”进入整流，向主电路 提供 –Id 。 由于反组整流电压 Ud0r 和反电动势 E 的极 性“顺联”，反向电流很快增长，电机处于反 接制动状态，转速明显地降低，因此，又可称 作“它组反接制动状态”。
反接制动过程系统状态
TM
+ KF
U*n
U*i +
ASR
Uc GTF
系统正向制动过渡
过程波形
O
I II1
II2
II3
t
Ⅱ.它组制动阶段
当主电路电流下降过零时，本组逆变终止，第 I 阶段结束，转到反组 VR 工作，开始通过反组 制动。从这时起，直到制动过程结束，统称 “它组制动阶段”。 它组制动阶段又可分成三个子阶段： 它组建流子阶段； 它组逆变子阶段； 反向减流子阶段。
反向减流过程系统状态
TM
+ KF
U*n
U*i +
ASR
Uc GTF
ACR
+0+ -
- KR
Un 0-
+0- - Ui +-0
+-0
+-
Lc1
TA +0 -M-
VF
Lc3 Ld
AR Uc GTR
Lc2
-1
Id
Lc4
+--
-+0-
VR
0
T-G-
制动过程系统响应曲线
Uc
O
-Ucm
t
Id IdL
O t
ACR
+0+ -
- KR
Un -
+- - Ui +-
+-
+-
Lc1
TA +
-M-
VF
Lc3 Ld
AR Uc GTR
Lc2
-1
Id
Lc4
+-
+-
VR
-TG-
它组逆变子阶段
当反向电流达到 – Idm 并略有超调时， ACR输出电压 Uc 退出饱和，其数值很快 减小，又由负变正，然后再增大，使VR 回到逆变状态，而 VF 变成待整流状态。 此后，在ACR的调节作用下，力图维持 接近最大的反向电流 – Idm ，因而
由图可见，这个阶段所占的时间最长， 是制动过程中的主要阶段。
反向减流子阶段
在这一阶段，转速下降得很低，无法 再维持 -Idm，于是电流立即衰减。
在电流衰减过程中，电感 L上的感应电 压 LdId/dt 支持着反向电流，并释放出存储 的磁能，与电动机断续释放出的动能一起 通过VR逆变回馈电网。
如果电机随即停止，整个制动过程到此 结束。
-Idm
nE 图4-10 配合控制有
环流可逆直流调速
系统正向制动过渡
过程波形
O
I II1
II2
II3
t
反向起动
自学内容
有环流系统可逆运行曲线
n I
II
III
IV
V
VI n*
O Id O
t1
t2
t3
t4
t
-n*
Idm IdL
t -IdL -Idm t5 t6