可控硅直流调速系统
直流调速系统基本概念
2. 比例控制的特点 作用及时、快速、控制作用强，而且Kp值越大，
系统的静特性越好、静差越小。
二、 积分控制与积分调节器
是指系统的输出量与输入量对时间的 积分成正比例的控制，简称I控制。
积分控制
1. 积分( I )调节器
式中 KI——I 调节器的积分常数； ——I调节器的积分时间， =1/KI。
2. 积分控制的特点 可以消除输出量的稳态误差，能实现无静差控制， 这是积分控制的最大优点。
理想空载转速 在给定电压一定时，有: n0 f 转速降
n0 Ce ( 1 K ) 1 K
K GU g
n0 f n0 如果将系统闭环与开环的理想空载转速调得一样，即， 为了获得同开环相同的 理想空载转速 R n n f Ia 闭环给定电压 U g f U g 1 K Ce ( 1 K ) 1 K
范围： M p 10% ~ 35%
超调量
2. 过渡过程时间T
从输入控制（或扰动）作用于系统 开始直到被调量 n 进入（0.05 ～0.02）n2 稳定值区间时为止（并且以后不再越出 这个范围）的一段时间，叫作过渡过程 时间。
3. 振荡次数 N
过渡过程时间 在过渡过程时间内,被调量n在其稳定值 上下摆动的次数，
1稳态uguf不变3稳速ug不变负载变化使uf变化???????????????nuuuuuundkfgf????当负载增加使???????????????nuuuuuundkfgf????当负载减小使当负载发生变化使速度发生变化后系统通过反馈能维持速度基本不变这种状态称为稳速
直流调速系统基本概念
直流调速系统主要性能指标 机电传动控制系统选择调速方案的依据： 生产机械对调速系统提出的调速技术指标 静态指标 调速系统的调速技术指标 动态指标 一、静态技术指标
电力拖动控制系统作业题解答
1.某调速系统的转速降为10r/min，试求转速在1000 r/min、100 r/min、10 r/min所占的百分比，并说明电机的工作状态。
只占1% 高速转动只占10% 中速运转占100% 电动机停转2.某调速系统额定转速n ed=1430r/min，额定速降为∆n ed=115r/min。
当要求静差率s≤30%、s≤20%时，试求允许的调速范围。
解：若要求s≤30%，则调速范围若要求s≤20%3.某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机：P ed=60KW，U ed=220V，I ed=305A，n ed=1000 r/min，要求D=20，s≤5%。
采用晶闸管电动机系统，已知主回路总电阻R=0.18Ω，电动机C e=0.2V.min/r。
试问：①当电流连续时，在额定负载下的转速降为多少？②开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为多少？③如果满足D=20，s≤5%的要求，额定转速时的静差率应该时多少？①②5%的要求。
③4.已知条件如上题，再增加两个条件：晶闸管整流装置的放大系数K s=30，转速反馈系数α=0.015V.min/r。
试求满足闭环系统指标D=20，s≤5%，∆n cl≤2.63r/min所要求的放大倍数K。
解：因为所以465.已知单闭环转速负反馈系统，R=1.0Ω，K s=44，C e=0.1925V.min/r，根据稳态性能指标D=10，s≤5%计算，系统的开环放大倍数K≥53.3。
试分析系统能否稳定。
解：已知系统运动部分的飞轮力矩2210m N GD ∙=，按保证电流dmon d I I %10min =时电流连续的条，取H mH L 017.017==。
计算系统各时间常数：s T s 00167.0= （三相桥式）不稳定6. 有一晶闸管直流电动机系统，电动机参数为P ed =2.5KW ，U ed =220V ，I ed =15A ，n ed =1500 r/min ，R a =2Ω，整流装置内阻R s =1Ω，放大系数K s =30，要求D=20，s ≤10%。
双闭环可逆直流调速系统讲解
摘要本文以控制系统的传递函数为基础，采用工程设计方法对最常用的转速、电流双闭环调速系统进行设计，并用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。
首先对双闭环直流调速系统采用常规PID控制进行设计，电流调节器和转速调节器都采用了PID控制器，并分别对电流环和转速环的动态性能和抗扰动性能进行了仿真分析。
其次，由于转速调节器起主要作用，所以对转速环采用模糊控制，并设计了模糊控制器，对双闭环直流调速系统进行仿真分析，并与常规PID 控制进行了对比，仿真结果表明，模糊控制有良好的动态特性，很强的抗干扰能力。
关键词：直流调速PID控制模糊控制系统仿真目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2直流调速系统的国内外研究概况 (1)1.4研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (2)2 直流电机双闭环调速系统 (3)2.1直流电动机的起动与调速 (3)2.2直流调速系统的性能指标 (8)2.3双闭环直流调速系统的组成 (12)2.4 直流他励电动机的数学模型 (13)2.5可控硅整流装置的数学模型 (15)2.6本章小结 (16)3 常规PID控制双闭环直流调速系统的设计 (17)3.1双闭环调速系统的工程设计方法 (17)3.2双闭环直流调速系统的设计 (20)3.3设计实例 (25)3.4Matlab仿真 (30)3.5仿真结果分析 (33)3.6本章小结 (33)4结论 (34)1 绪论1.1课题研究背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。
然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术，在实际的拖动控制系统中，由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变，而是在某些具体场合会随工况发生改变；与此同时，电机作为被控对象是非线性的，很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。
可逆直流调速系统
2．1VS～4VS为四只可控硅，其中，处于对角线上的一对三 极管的基极，因接受同一控制信号而同时导通或截止； 3．若1VS和4VS导通，则电动机电枢上加正向电压；2VS和 3VS导通，电动机电枢上加反向电压。 4．当它们以较高的频率（一般为2000Hz）交替导通时，电
枢两端的电压波形如图所示。
由于机械惯性的作用，决定电动机转向
11.3 可逆直流调速系统
不可逆直流系统 可逆直流系统 — 向直流电动机提供单向 — 向直流电动机提供双向 电流，使电动机单向运 电流，使电动机能正、 转 反向运转
一、利用接触器进行切换的可逆线路
二、利用晶闸管切换的可逆线路
三、采用两套晶闸管整流电路的可逆线路
四、脉宽调速 1．三相交流电源经整流滤波 变成电压恒定的直流电压；
和转速的仅为此电压的平均值。
设矩形波的周期为T ，正向脉冲宽度 为t1，并设
t1 T
为占空比。
则电枢电压的平均值
U
av
U T U T
s
t 1
T t 1
U T
s
2 t1
T
当 1时 : 当 0 .5 时 : 当 0 .5 时 : 当 0 .5 时 :
U av U s U av 0 U av 0 U av 0
av
正向转速最高；
电动机正向；
电动机停止； 电动机反向；
s
2TT 2Fra bibliotek1 US
人为地改变占空比，可以达到调
当 0时 : U
U s
反向转速最高；
速的目的。连续地改变脉冲 宽度，即可实现直流电动机 的无级调速。
可控硅的调速原理
可控硅的调速原理
可控硅的调速原理是通过改变可控硅导通的时间或导通角来实现调速。
可控硅是一种具有双向导通特性的晶体管，在导通状态时，可以实现电流的持续传导，而在关断状态时，电流不传导。
可控硅的导通时间取决于输入脉冲的宽度和频率。
通过改变输入脉冲的宽度和频率，可以控制可控硅导通时间的长短，从而调节输出电压和电流的大小。
可控硅的导通角是指可控硅导通的相位角度。
可控硅可以通过改变输入脉冲的延迟角度来控制导通角的大小。
导通角的改变会影响电流的波形，从而实现对电压和电流的调节。
通过调节可控硅的导通时间和导通角，可以改变输出电压和电流的大小，实现对电机的调速控制。
具体的调速方式可以根据具体的应用需求来设计和实现。
直流电机无级调速电路(完整篇)
直流电机无级调速电路/content/12/0330/23/7988683_199474671.shtml成品直流电机无级调速电路板很贵，我在维修一台包装机时得到一块直流电机调速板，经测绘并制作成功，现奉献给大家。
这块电路板电路简单，成本不高，制作容易，电路作简单分析：220V交流电经变压器T降压，P2整流，V5稳压得到9V直流电压，为四运放集成芯片LM324提供工作电源。
P1整流输出是提供直流电机励磁电源。
P4整流由可控硅控制得到0－200V的直流，接电机电枢，实现电机无级调速。
R1，C2是阻容元件，保护V1可控硅。
R3是串在电枢电路中作电流取样，当电机过载时，R3上电压增大，经D1整流，C3稳压，W1调节后进入LM324的12脚，与13脚比较从14脚输出到1脚，触发V7可控硅，D4 LED红色发光管亮，6脚电压拉高使V1可控硅不能触发，保护电机。
电机过载电流大小由W1调节。
市电过零检测，移相控制是由R5、R6降压，P3整流，经4N35隔离得到一个脉动直流进入14脚，从8脚到5脚输出是脉冲波，调节W2电位器即调节6脚的电压大小，可以改变脉冲的宽度，脉冲的中心与交流电过零时刻重合，使得双向可控硅很好地过零导通，D4是过载指示，D3是工作指示，W2是电机速度无级调节电位器。
电路制作好后只要元件合格，不用调整就可使用。
我从100W－1000W电机都试过，运行可靠，调节方便，性能优良。
12V直流电机高转矩电子调速器直流电机在一些应用中需要随时具有高转矩输出能力，无论它是处于低速还是高速运转。
例如钻孔、打磨、掘进等应用条件下，电机必需具备高低压运转的最大力矩输出。
显然，常用的线性降压调速无法达到这一要求，因为电机空载与加载状态其转速并不与工作电压成正比，若空载即需低速运转则加载后往往无法工作。
这里介绍一种专为大范围转矩变化的直流电机调速而设计的电路，它根据电机的工作电流变化来判断其加载状态，并由此对电机转速作出自动调整。
陕西省电工高级技能鉴定题库
铁路职业技能鉴定高级电工知识试卷一、填空题(请将正确答案填在横线空白处,每题2分,共110题)1.单根通电导体周围磁场的方向由产生磁场的( )决定，判断方法是以右手握住导体，使大拇指方向与导体的( )一致，其余4指弯曲的方向即为导体( )方向，这种方法叫( )。
电流方向；电流方向；周围磁场：右手螺旋定则2.当导体在( )中作( )运动，或者线圈中的( )发生变化时，产生感生电动势的现象称之为( )。
磁场；切割磁力线；磁通；电磁感应3.感生电流所产生的磁通总是要( )原磁通的( )。
阻碍；变化4.感生电动势的方向可根据( )定律来确定，大小根据( )定律来确定。
楞次；法拉第电磁感应5.由一个线圈中的( )发生变化而使其它线圈产生( )的现象叫互感现象，简称( )。
电流；感应电动势；互感6.分析放大电路的基本方法有( )、( )和( )。
图解法；估算法；微变等效电路法7.当基极直流电流I b确定后，直流负载线与输出曲线上的( )就是电路的( )，进而得出( )的I CQ和U CEQ值。
交点；静态工作点；静态时8. 在变压器耦合式放大器中，变压器对直流( )，前后级静态工作点( )，而变压器可变换( )，所以该方式广泛应用于( )放大器。
不起作用；互不影响；阻抗；功率9.反馈按照作用可分为两大类：一类是( )，另一类是( )，放大器一般采用( )，振荡器一般采用( )。
正反馈；负反馈；负反馈；正反馈10.稳压管工作在( )的情况下，管子两端才能保持( )电压。
反向击穿；稳定11.串联稳压电路应包括这样五个环节：( )、( )、( )、( )和( )。
整流滤波；取样；基准；放大；调整12.在串联稳压电路中,如果输入电压上升,调整管压降( )，才能保证输出电压( )。
跟着上升；不变13. 基本逻辑门电路有( )、( )和( )，利用此三种基本逻辑门电路的不同组合，可以构成各种复杂的逻辑门电路。
"与"门；"或"门；"非"门14.在数字电路中，用来完成先"与"后"非"的复合逻辑门电路叫( )，其逻辑表达式是( )。
直流电机的PWM冲调速控制技术
直流电机的PWM冲调速控制技术直流电机的PWM冲(宽度调变)调速控制技术为调节马达转速和方向需要对其直流电压的大小和方向进行控制。
目前，常用大功率晶体管脉宽调制（PWM）调速驱动系统和可控硅直流调速驱动系统两种方式。
可控硅直流（SCR）驱动方式，主要通过调节触发装置控制SCR 的导通角来移动触发脉冲的相位，从而改变整流电压的大小，使直流电机电枢电压的变化易平滑调速。
由于SCR本身的工作原理和电源的特点，导通后是利用交流过零来关闭的，因此，在低整流电压时，其输出是很小的尖峰值的平均值，从而造成电流的不连续性。
由于晶体管的开关响应特性远比SCR 好，因此前者的伺服驱动特性要比后者好得多。
所谓脉冲宽度调变(Pulse Width Modulate 简称 PWM)信号就是一连串可以调整脉冲宽度的信号。
脉宽调变是一种调变或改变某个方波的简单方法。
在它的基本形式上，方波工作周期（duty cycle）是根据输入信号的变化而变化。
在直流电机控制系统中，为了减少流经电机绕线电流及降低功率消耗等目的，常常使用脉冲宽度调变信号(PWM)来控制交换式功率组件的开与关动作时间。
其最常使用的就是借着改变输出脉冲宽度或频率来改变电机的转速。
图1 PWM 脉冲宽度调变信号图若将供应电机的电源在一个固定周期做ON及OFF的控制，则ON的时间越长，电机的转速越快，反之越慢。
此种ON与OFF比例控制速度的方法即称为脉冲宽度调变，ON的期间称为工作周期(duty cycle)，以百分比表示。
若直流电机的供应电源电压为10伏特，乘以20%的工作周期即得到2伏特的输出至电机上，不同的工作周期对应出不同电压让直流电机转速产生不同的变化。
若直流电机的供应电源电压为10伏特，乘以20%的工作周期即得到2伏特的输出至电机上，不同的工作周期对应出不同电压让直流电机转速产生不同的变化。
PWM产生器方块图如下图所示，计数器采下数计数器与上数计数器的两种PWM讯号。
直流调速系统研究背景意义及国内外现状
直流调速系统研究背景意义及国内外现状1 研究的背景及意义2 直流调速系统国内外研究现状1 研究的背景及意义电气传动技术以电动机控制为控制对象,以微电子装置为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论指导下组成电气传动控制系统。
因电机种类的不同分为直流电动机传动(简称直流传动)、交流电动机传动(简称交流传动)、步进电机传动(简称步进传动)、伺服电动机传动(简称伺服传动)等等。
众所周知,与交流调速系统相比,由于直流调速系统的调速精度高,调速范围广,变流装置控制简单,长期以来在调速传动中占统治地位。
在要求调速性能较高的场合,一般都采用直流电气传动。
目前,通过对电动机的控制,将电能转换为机械能进而控制工作机械按给定的运动规律运行且使之满足特定要求的新型电气传动自动化技术已广泛应用于国民经济的各个领域。
三十多年来,直流电机传动经历了重大的变革。
首先实现了整流器的更新换代,以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。
同时,控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。
以上技术的应用,使直流调速系统的性能指标大幅提高,应用范围不断扩大。
直流调速技术不断发展,走向成熟化、完善化、系列化、标准化,在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。
由于直流电气传动技术的研究和应用已达到比较成熟的地步,应用相当普遍,尤其是全数字直流系统的出现,更提高了直流调速系统的精度及可靠性。
所以,今后一个阶段在调速要求较高的场合,如轧钢厂、海上钻井平台等,直流调速仍然处于主要地位。
早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成,由于模拟器件有其固有的缺点,如存在温漂、零漂电压,构成系统的器件较多,使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。
随着计算机控制技术的发展,直流传动系统已经广泛使用微机,实现了全数字化控制。
由于微机以数字信号工作,控制手段灵活方便,抗干扰能力强。
直流调速器维修是怎么样的
目前，在工控领域以及精密电子仪器应用行业，直流调速器的应用愈发普遍。
但是，对于一些行业之外的人来说，什么是直流调速器，直流调整器是怎么样的，大家都不得而知。
在此，为大家做一些专业的介绍。
简单来说，直流调速器是一种电机调速装置，这种设备可以分为多个种类，首先就是常规的直流调整器,同时又可以包括脉冲宽直流调速器,还有可控硅直流调速器,还有一种就是容济直流调速器。
关于直流调速器的功能，其实也简单，就是用来调节直流电机的速度,而且直流调速器对速度的调解方式可以分为多种。
其中比较有代表性的就是改变电枢电压;改变激磁绕阻电压;还有改变电枢回路电阻这三种方式。
其中改变电枢电压的这种方式为常见。
至于直流调速器的维修，作为普通用户或者操作人员，首先要懂得直流调速器的使用操作原因，在初次使用之前要严格按照相关的使用说明进行操作。
包括安装的过程也需要遵守的顺序。
另外，对于普通操作人员或者用来来说，关于直流调速器维系，从本人的角度出发除了需要做到合理的使用之外，还有一点重要,那就是要学正确的清洗与保养。
而设备的清洗就是基础的保养。
关于清洁，除了需要清洗设备外机之外，对于内部的油污或者其它污渍也需要做到定期的清洁。
另外，设备的润滑也重要。
在润滑油脂的选择上也要优先选择一些高品质的产品。
直流调速器维修，当设备遇到故障的时候，操作人员需要时间按照正确的顺序让设备停止运营。
然后保护现场，接下来就可以拨打客服电话或者是专业的直流调速器维修服务中心电话，可以通过电话咨询的方式上对方帮助解决一些基本的问题。
若是设备的故障成因比较复杂，在线无法解决，就需要用到送或者邮寄的方式把设备送到专业的直流调速器维修服务中心。
杭州联凯机电工程有限公司成立于2011年，是一家专业从事工业自动化设备销售、维护及电气系统维修改造的高科技公司。
主要经营西门子（SIEMENS）ABB、施耐德（Schneider）等品牌的变频器、直流调速器、软启动器、PLC、触摸屏、数控系统、单片机、电路板等各种进口工业仪器设备，服务中心配备了百万备品备件以及完备的诊断检测仪器和软件诊断技术，拥有一支技术精湛、经验丰富的技术团队。
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。
加工中心刀库电机的控制电路设计
设计体会与致谢 ………………………………………………………… 23 主要参考文献 ……………………………………………………… 24
第2页
摘要
随着科学技术的飞速发展，机械制造业技术发生了深刻的变化，传统的 普通加工设备已难以适应市场对产品多样化的需求，难以适应市场竞争的高 效率、高质量的要求，数控加工中心的高精度、高度柔性及适合加工复杂零 件的性能，正好满足当今市场竞争和工艺发展的需要，是目前世界上产量最 高，应用最广泛的数控机床之一。
第2页
Single-phase rectifier circuit compared with the three-phase rectifier circuit, single-phase circuit is relatively simple to trigger the requirements of the lower circuit, phase synchronization is very simple, relatively easy adjustment.
加工中心刀库是机床的一个重要组成部分，而加工中心刀库电机采用的 直流电动机。如附图所示：直流电动机带动齿轮传动装置，从而带动一对内 啮合齿轮。其中外齿轮也就是回转刀库，上面装有许多满足不同加工用的刀 具，该装置可通过设计的电器控制电路来实现回转刀库的正转、反转及在正 转或反转过程中，回转刀库的快速和慢速调节。
The processing center knife is an important component of the machine parts and processing center knife used in the motor DC motor. As shown in Figure : DC motor driven gear transmission device, thus an internal meshing gears. Gear is one of the rotating knives, above meet with many different processing knives, the device can be controlled through the design of the electrical circuit to achieve the rotation of the knife being transferred, and is to reverse or reverse the process, Rotary knife for the fast and slow adjustment.
直流电机的调速方法
第八章直流调速系统8.1 概述调速方法通常有机械的、电气的、液压的、气动的几种，仅就机械与电气调速方法而言，也可采用电气与机械配合的方法化机械变速机构，提高传动效率，操作简单，易于获得无极调速，便于实现远距离控制和自动控制，因此，在生产机械中广泛采由于直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，但是近年来，随着计算机技术、电力电子技术和控制技术的发展，交流调速系统发展很快，在许多场合正逐渐取代直流调速系统。
但是主要形式。
在我国许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动调速系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基础。
因此，我们先着重讨论直流调速8.1.1直流电机的调速方法根据第三章直流电机的基本原理，由感应电势、电磁转矩以及机械特性方程式可知，直流电动机的调速方法有三种：（1）调节电枢供电电压U。
改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩系统来说，这种方法最好。
变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。
（2）改变电动机主磁通。
改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。
（3）改变电枢回路电阻。
在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。
但是只能进行有级调速么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。
改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。
因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，必要时把调压调速和弱磁直流电动机电枢绕组中的电流与定子主磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，电枢因而转动。
可控硅直流调速单元
KZS3C调速单元说明书1,固定励磁工作原理电动机的速度由给定电压UG决定测速发电机产生的速度反馈电压UN与速度给定电压UG相比较，其差值送入速度调节器ST，经ST放大后的输出电压即为电流调节器的给定值，电流反馈电压UI取自电流互感器，经电流变换器LB整流后与电流给定值相比较，其差值送入到LT，经LT放大后的输出电压即是触发器的移相电压，CF输出对应的移相电压的脉冲控制角，触发可控硅元件，使电机的转速随给定的电压的变化而同步变化。
如在某一给定速度下，电动机的速度因受电网或负载的扰动而降低时，同时速度偏差增加，ST输出电压增加，电流给定增加，由于LT的作用，主回路电流增加，电动机的输出转矩增加，电动机加速，如电动机生高时则反之。
由于ST是PI调节器，只要给定转速与实际转速有差ST输出就随积分时间上升或下降，只有当两者相等时ST输出为一定值，使电动机转速严格等同于给定转速。
从而达到速度自动调节的目的，由于可控硅的1速特性。
借助于PI调节器，使电流环获得几个毫秒的快速调节过程，这样可以把电气时间常数TA和机电时间常数TM分别用LT和ST的比例积分特性各个进行理想的补偿，以达到电流内环速度外环的最佳控制，因此系统能以非常快的速度，非常高的精度稳定于给定值。
与负载及电网电压的扰动几乎无关，尤其是电网电压，频率的变化能够通过电流环的快速反应而得到调节，几乎不会引起速度的变化。
装置在起动过程中，由于电动机的速度升至给定值需要一定的时间，在这个时间内给定电压UG要大于速度反馈电压UN，因此ST输出最大限幅值，即能改变输出最大电流值，从而限制起动和堵转电流。
直流电动机励磁电源采用独立的单相自藕变压器升压或降压后全桥整流。
输出电压根据需要而定。
系统保护有以下几个方面：1，快速熔断器作短路保护，压敏电阻和阻容吸收电路限制过压和电压上升率。
2，励磁回路欠电流继电器作失磁保护。
3，主控板中有逆相序，缺相，欠压，过流，逆相序时封锁调节器和触发器，在欠压，缺相，过流时封锁调节器。
可逆直流调速系统
摘要：根据整流装置的不同，直流可逆调速系统可分为V-M可逆调速系统和PWM 可逆调速系统。
讨论了晶闸管直流调速系统可逆运行方案，介绍了有环流控制的可逆V-M系统和无环流控制的可逆V-M系统。
除了由晶闸管组成的相控直流电源外，直流电机还可以采用全控器件（IGBT，MOSFET，GTR等）组成的PWM变换器提供直流电源，其特点是开关频率明显高于可控硅，因而由PWM组成的直流调速系统有较高的动态性能和较宽的调速围。
PWM变换器把恒定的直流电源变为大小和极性均可调直流电源，从而可以方便的实现直流电机的平滑调速，以及正反转运行。
由全控器件构成的PWM变换器，由于开关特性，因此其电枢的电压和电流都是脉动的，其转速和转矩必然也是脉动的。
关键词：可逆直流调速，PWM变换器，环流。
目录1.晶闸管直流调速系统可逆运行41.1可逆直流调速系统分类41.2晶闸管-电动机系统的回馈制动72.有环流的可逆调速系统102.1可逆系统中的环流102.2直流平均环流与配合控制112.3瞬时脉动环流及其抑制112.4直流可调速系统的制动过程分析132.5可控环流可逆调速系统143.无环流可逆调速系统153.1逻辑控制无环流调速系统164.可逆直流脉宽调速系统（PWM可逆系统）174.1可逆PWM变换器的工作原理175.总结191.晶闸管直流调速系统可逆运行有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。
改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向，这本来是很简单的事。
然而当电机采用电力电子装置供电时，由于电力电子器件的单向导电性，问题就变得复杂起来了，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统。
中、小功率的可逆直流调速系统多采用由电力电子功率开关器件组成的桥式可逆PWM 变换器。
功率较大的直流调速系统多采用V-M 电源，由于晶闸管的不可控关断特性，其可逆调速系统相对较为复杂。
V-M双闭环不可逆直流调速系统设计
V-M双闭环不可逆直流调速系统设计1主电路结构设计变压器调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。
旋转变流机组简称G-M系统，适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。
静止可控整流器又称V-M系统，通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变U d，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。
直流斩波器和脉宽调制交换器采用PWM受器件限制，适用于中、小功率的系统。
根据本设计的技术要求和特点选V-M系统。
在V-M系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置GT输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的输出瞬时电压U d。
由于要求直流电压脉动较小，故采用三相全控桥式整流电路。
考虑使电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥整流器供电方案。
因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约一半，这是三相整流电路的一大优点。
并且晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。
而且工作可靠，能耗小，效率高。
同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。
综上所述，选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。
三相桥式全控整流电路的原理如图1-1所示，习惯将其中阴极连接在一起到3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极，另外通常习惯晶闸管从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a，b，c三相电源相接的3个晶体管分别是VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a，b，c三相电源相接的3个晶闸管分别是VT4、VT6、VT2。
其工作特点如下：1）每个时刻均需两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。
直流电控调速6RA70升级改造6RA80
直流电控调速6RA70升级改造6RA80作者：崔东伟来源：《山东工业技术》2018年第08期摘要：提升机直流电控系统组成可分为调速系统、控制系统、监控系统。
调速系统主要由全数字调速装置和可控硅整流装置组成。
关键词：西门子全数字调速装置；6RA80；安全提升DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.08.1631 调速系统两种配置①调速装置和功率晶体管全部采用进口部件；②采用原装全数字调速装置，配置国产的可控硅功率单元。
控制系统主要采用可编程控制器PLC控制柜、电源柜、操作台组成。
监控系统主要是：工业计算机作为上位机，配彩色液晶显示器、彩色打印机，并配置编程及监控软件。
上位机起监控提升机系统运行、报警、实现多张彩色图表显示，并具有可以随时打印输出的功能。
就调速系统配置而言，在过去的十几年多数矿井采用的是原装全数字调速装置和功率晶体管全部采用进口部件。
运行多数以达十多年，进入了电气元件老化事故多发期，为减少事故的发生，应进行更换电控系统，如何去更换升级核心的部件调速装置是一个探讨的话题。
从新设备资金投入及旧设备淘汰资金回收上考虑，如何以最大的安全系数和较少的资金投入是更换电控系统的一个考虑因素。
我矿使用的是德国西门子公司生产的原装6RA70全数字调速装置。
已投入运行有十多年，在运行过程中出现了一套功率单元的晶体管老化击穿现象。
由于西门子6RA70调速装置已经停产，配件不易购买，临时改为六脉动方式运行。
联系电控厂家后，建议升级更改6RA80全数字调速装置。
2 6RA70和6RA80的区别由于西门子6RA70的停产，再购买备件可能成本会增加很多，（随6RA70备件存量的下降，越会比较明显）在这种情况下，一个新设备就不考虑6RA70，而考虑使用新的6RA80，那么原使用的6RA70系统应该何去何从呢？首先问，6RA80可以替代6RA70吗？从功能上比6RA70更丰富，在功能这一点没有问题。
直流电机的调速方法
图8.6 晶闸管的等效电路
（a）结构分解图
（b）三极管等效电路
当晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压时，这时VT1和VT2都承受正向电压，如果在控制 的电压，就有控制电流Ig流过，它就是VT2的基极电流Ib2 ,经过VT2的放大，在VT2的集电极就 Ig（β2为VT2的电流放大系数），而这个IC2又恰恰是VT1的基极电流Ib1，这个电流再经过VT 集电极电流IC2=β1 Ib1=β1β2Ig(β1为VT1的电流放大系数)，由于VT1的集电极和VT2的基极
晶闸管是由四层半导体构成的，如图8.5（b）所示。它由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层 个PN结。晶闸管的图形符号如图8.5（c）所示。
图8.5 晶闸管外形、结构及图形符号
（a）外形封装 （b）内部结构
（c）图形符号
晶闸管的工作原理
实验证明，当在晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时，这时不管控制极的信号情况如何 在晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压时，若在控制极与阴极之间没有电压或加反向电压，晶 当在晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压时，在控制极与阴极之间加正向电压，晶闸管才会导 不管控制极有没有电压，只要阳极与阴极之间维持正向电压，则晶闸管就维持导通。下面来分
电压(UBR)。可见，晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。
晶闸管的主要参数
为了正确选用晶闸管元件，必须要了解它的主要参数，一般在产品的目录上都给出了参数 合格证上标有元件的实测数据。
（1）断态重复峰值电压UDRM 在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压称为 其数值比正向转折电压小10%左右。 （2）反向重复峰值电压URRM 在控制极断路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压称为反向重复峰值电压URR 击穿电压小10%左右。 通常把UDRM与URRM中较小的一个数值标作器件型号上的额定电压。由于瞬时过电压也会使 选用元件的时候，额定电压一般应该为正常工作峰值电压的2～3倍作为安全系数。 （3）额定通态平均电流（额定正向平均电流）IT 在环境温度不大于40oC和规定的冷却条件下，晶闸管元件在电阻性负载的单相工频半波电 即全导通的条件下，可以连续通过的电流（在一个周期内）的平均值，称为额定通态平均电流
1钻机电气控制系统的基础知识资料
功率半导体器件的发展
功率半导体器件是电力电子技术的基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。从1958年美国通用电 气公司研制出世界上第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制从旋转的变流机组和静止的 离子变流器进入由功率半导体器件构成的变流器时代。功率半导体器件的发展经历了以下阶段：
大功率二极管产生于20世纪40年代，是功率半导体器件中结构最简单、使用最广泛的一种器件。目 前已形成整流二极管（Rectifier Diode）、快恢复二极管（Fast Recovery Diode—FRD）和肖特基二 极管（Schottky Barrier Diode—SBD）等3种主要类型。
功率半导体器件
电力电子装置的输入电功率经功率变换器变换后输出至负载。功率变换 器即为通常所说的电力电子电路（也称主电路），它由电力电子器件构 成。 一个理想的功率半导体器件、应该具有好的静态和动态特性，在截止状 态时能承受高电压且漏电流要小；在导通状态时，能流过大电流和很低 的管压降；在开关转换时，具有短的开、关时间；通态损耗、断态损耗 和开关损耗均要小。同时能承受高的di/dt和du/dt以及具有全控功能。
电气控制系统的基础知识 ------整流按照所用元器件分类
不可控整流：二极管
它包含一个PN结，有 阳极和阴极两个端子。 整流二极管具有明显的 单向导电性。
•可控整流：可控硅、 IGBT MOSFET等
晶闸管俗称可控硅，是一种功率半 导体器件。晶闸管的原文是 “Silicon Controlled Rectifier”(硅 可控整流)，缩写字母“SCR”。
20世纪80年代出现了以绝缘栅极双极型晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor—IGBT, or IGT） 为代表的第三代复合导电机构的场控半导体器件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
可控硅直流调速系统（电气综合课程设计）学校：桂林电子科技大学院系：机电工程学院指导老师：高鹏姓名：学号：08目录前言-----------------------------------------------------3第1章课程的设计和要求1.1主要性能指标-----------------------------------------41.2设计要求----------------------------------------------------41.3已知条件----------------------------------------------------4第2章系统的原理与方案选择2.1直流电动机调速的原理----------------------------------52.2直流调速系统用的可控直流电源------------------------52.3直流调速系统控制部分的选择----------------------------8 第3章双闭环调速系统论述3.1系统的结构-------------------------------------------------93.2系统的动态数学模型--------------------------------------11 第4章用工程设计方法设计双闭环直流调速系统4.1主要装置的选用和参数的计算----------------------------124.2电流调节器的设计-----------------------------------------144.3转速调节器的设计-----------------------------------------174.5整机电路图-------------------------------------------------20第五章总结----------------------------------------------21参考文献------------------------------------------21前言电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军工等行业。
这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。
有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。
20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。
尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。
因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。
直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
本文中所用到的晶闸管于1957年问世，它是一种大功率半导体可控整流元件，俗称可控硅整流元件，简称“可控硅”，20世纪60年代起就已生产出成套的晶闸管整流装置。
晶闸管问世以后，变流技术出现了根本性的变革。
目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管－电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward-Leonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。
本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器。
第1章课程的设计和要求1.1主要技术指标（1）静态：无静差（2）动态：电流超调量≤5%1.2设计要求（1）选择可控硅直流电动机调速系统的方案。
（2）主回路参数计算选择。
（3）控制系统设计1.3给定条件直流电机的参数：Z z=22, P ed=1.1kw, U ed=220V, I ed = 6.5A,n ed =1500r.p.m U s = 220V励磁方式：他励直流测速发电机：P ed=22W, U ed=110V, I ed =220mA, n ed =2000p.m定额：连续。
第2章 系统的原理与方案选择2.1直流电动机调速的原理根据直流电机转速方程(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（ Ω ）； Φ— 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 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Φ-=e K IR U n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。
2.2直流调速系统用的可控直流电源变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源。
常用的可控直流电源有以下三种：（1）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。
如图2-1。
图2-1 旋转交流机组（2）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。
如图2-1。
图2-2 静止式可控硅整流器，即V-M系统（3）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。
图2-3 直流斩波器图2-4 脉宽调制变换器晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。
晶闸管可控整流器的功率放大倍数在10000 以上，其门极电流可以直接用晶体管来控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。
在控制作用的快速性上，晶闸管整流器是毫秒级，这将大大提高系统的动态性能。
因此，在这里选用可控硅直流调速方法。
可控硅整流调速装置的接线方式有单相半桥式，单相全控式，三相半波，三相半控桥和三相全控桥式。
各种方式适应于各种不同调速范围和控制要求的电动机。
可控硅调速系统用的各种接线方式及技术参数见下表。
接线方式功率范围调速范围平均失控时间Ts 输出波形单相半控桥1KW以下10：1以下10ms 差单相全控桥4KW以下10：1以下5ms 差三相半波100KW以下10：1以下 3.33ms 比单相好三相半控桥100KW以下10：1以下 3.33ms 较好三相全控桥100～1000KW以下100:1以下 1.67ms 好从上表可知三相全控桥的调速范围大，失控时间小，输出波形好，故选用三相全控桥式整流装置,其电路图如图2-5图2-5 可控硅三相桥式整流装置2.3直流调速系统控制部分的选择由于设计要求无静差调速，电流超调量≤5%，因此可以选择转速，电流双闭环控制直流调速系统。
其中采用转速负反馈和PI调节器的直流反馈调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差，而速度反馈保证系统的较高动态性能，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等。
其系统的组成框图如图2－6所示。
图2-6 双闭环直流调速系统设计总框架第3章双闭环调速系统论述3.1系统的结构为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。
二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图3－1所示。
起动过程，只有电流负反馈，没有转速负反馈。
稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。
图3-1 转速、电流双闭环直流调速系统结构ASR—转速调节器ACR—电流调节器TG—测速发电机TA—电流互感器UPE—电力电子变压器U n*—转速给定电压U n—转速反馈电压U i*—电流给定电压Ui—电流反馈电压为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用P I调节器，所以对于系统来说，PI调节器是系统核心，必须掌握其性能，其原理图如图3-2：图3-2. PI调节器输入与输出的关系：PI调节器的工作过程：当输入电压突然加上时，电容C相当于短路，这时便是一个比例调节器。
因此，输出量产生一个立即响应输出量的跳变，随着对电容的充电，输出电压逐渐升高，这时相当于一个积分环节。
只要，U0将继续增长下去，直到时，才达到稳定状态。
这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图3-3。
图3-3 双闭环直流调速系统电路原理图图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压U c为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。
同时图中表出，两个调节器的输出都是带限幅作用的。
转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压U cm限制了电力电子变换器的最大输出电压U dm。
3.2系统的动态数学模型双闭环调速系统的实际动态结构框图如图3-4所示，它包括了电流滤波，转速滤波和给定信号的滤波环节。
其时间常数分别为Toi和Ton。
图3－4双闭环调速系统的动态结构图图中W ASR(s)和W ACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。
第4章用工程设计方法设计双闭环直流调速系统4.1主要装置的选用和参数的计算4.1.1整流装置的参数可控硅整流装置选用三相桥式，整流变压器△/Y联结, 二次线电压∪21=230V,内阻R=0.5 ,电压放大系数K S=40。
直流电源给定值±7.5V。
4.1.2电流互感器的选取考虑电机允许过载倍数为1.5倍，两个给定电压的最大值为7.5V，选电流互感器TA的电流反馈系数β=7.5/1.5I N=0.769V/A。
4.1.3转速反馈环节的反馈系数和参数转速反馈系数α包含测速发电机的电动势Cetg和其输出电位器RP2的分压系数α2，即α＝α2×Cetg根据测速发电机的额定数据，有Cetg=1102000V min/r=0.055 V min/r 试取α2＝0.085，如测速发电机与主电动机直接相连，则在电动机最高转速1500r/min 时，转速反馈电压为Un=α2Cetg ×1500r/min ＝0.085×0.055×1500＝7.0125V 稳态是△Un 很小，Un*只要略大与Un 即可，现在直流稳压电源为±7.5V ，完全能够满足给定电压的需要，因此，取α2＝0.085是正确的。
于是，转速反馈系数的计算结果是α＝α2×Cetg ＝0.085×0.055＝0.0047 V min/r4.1.4电位器R P2的选取为了使测速发电机的电枢电压降对转速检测信号的线性度没有显著的影响，取测速发电机转速输出最高电压时，其电流约为额定值的20％，则R RP2=0.05515000.20.20.22nCetg Itg ⨯=Ω⨯=1875Ω 此时R P2消耗的功率为W ＝nCetg ×0.2Itg ＝0.055×1500×0.2×0.22＝3.36W为了不致使电位器温度很高，实选电位器的瓦数应为所消耗功率一倍以上，故可将RP2选为10W,1.5K Ω的可调电位器。