交直流调速系统 绪论

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2020年3月3日星期二
交直流调速系统
交流调速技术的发展历程
定义:以交流(直流)电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流
(直流)电气传动系统,也称交流(直流)电气拖动系统。
哪 里
构成:



交流电源 输入
直流 调速 装置
直流输出 直流 电机
中间传动机构

终端机械






交流 调速 装置
交流输出
交流 电机
皮带轮、齿轮箱等
化 风机、泵等 控

变频器
2020年3月3日星期二
执行机构
交直流调速系统
电气传动的目的:
根据设备和工艺的要求通过改变电动机速度或输出转矩改变终

端设备的速度或输出转矩。


电气传动的意义:


序号
意义
有代表意义的行业或设备


1
节能
风机、水泵、注塑机
交直流调速系统
《交直流调速系统》绪论
2020年3月3日星期 二
交直流调速系统
运动控制的认识
过程控制:针对六大参数控制,时间常数较大
工业自动化 运动控制:针对在机复械杂运条动件过下程,,时将间预常定数的小
哪 里 有
运动控制的研究内容: 控制方案、规划指令转变 成期望的机械运动
处理机械系统中一个或多个坐标上的运动以及这些
逻 辑 , 那
运动之间的协调,涉及各轴上运动速度的调节以及形成
里 就

准确的定位或遵循特定的轨迹等诸如此类的问题。



运动控制系统按照被控物理量可划分为:


调速系统(以转速为被控量);伺服系统(以位移为被控量)
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
控制目标:位置、速度、加速度、转矩/力控制
运动控制系统的应用领域:


反馈装置
有 逻
运动控制系统结构
部分 —— 电力传动与系统
辑 , 那
主控制器/运动控制器:PC/PLC
里 就
电动机 电动机分类
有 自
控制设备:电力电子变流装置

反馈部分 —— 运动参数的测量和反馈
化 控
传感器 传感器分类

控制策略:开环控制、闭环控制
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
闭环控制策略
交直流调速系统
闭环控制策略
✓ 转矩控制

对转矩的控制通常通过控制电流来实现
里 有
在运动控制系统中,转矩控制是最基本的控制
逻 辑

性能评价:稳态精度、动态响应速度


✓ 速度控制
就 有
开、闭环(交、直流电动机)
自 动

✓ 位置控制


开环(步进电机)、闭环(伺服电机)
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
旋转光电编码器 绝对旋转编码器

旋转变压器
测速发电机:交、直流
哪 里 有 逻 辑 , 那
速度的测量
数字测速
基于脉冲信号 基于微处理器

基于应变片
转矩的测量 基于磁性齿轮

基于变压器
里 就 有 自 动 化 控 制
电压、电流的测量:霍尔传感器
电机功率设计不受限


电机易损坏,不适应恶劣现场
电机不易损坏,适应恶劣现场


需定期维护
基本免维护


20世纪70年代以前直流占统治地位,交流电机只在定速机械上使用。
控 制
20世纪90年代中期交流变频调速逐渐成为调速领域的主角。
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
交流异步电机的机械特性公式 n=60f/p(1-s) n:电机转速 f:给电机供电的交流电频率 p:电机极对数 s:转差率
✓ 位置控制
将某负载从某一确定的空间位置按某种轨迹移动到
哪 里

另一确定的空间位置


✓ 速度控制


以确定的速度曲线使负载产生运动


✓ 转矩控制
有 自
维持转矩的恒定或遵循某一变化规律
动 化

并非所有控制系统都需要三个闭环,伺服系统一般 制
是三闭环结构,调速系统一般是双闭环结构
2020年3月3日星期二
转。
直流电气传动系统特点:
交流电气传动系统特点:
控制对象:直流电动机
控制对象:交流电动机

控制原理简单,一种调速方式

控制原理复杂,有多种调速方式

性能优良,对硬件要求不高
性能较差,对硬件要求较高
逻 辑
电机有换向电刷(换向火化)
电机无电刷,无换向火化问题
, 那
电机设计功率受限

2
提高产品质量 机床、印刷、包装等生产线
就 有
3
改善工作环境 电梯、中央空调
自 动

注:并不是所有的设备使用电气传动装置后都可以节能
控 制
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
直流电动机电枢电
压只能做到1000多
交直流电气传动的特点: 伏,转速每分钟数
百转到1000多转。
交流电动机电压可 做到6~10kV,转 速可达每分钟数千
运动控制系统结构
PLC
变流装置
传动装置
PC/PLC
电源
百度文库
定位平台
哪 里
旋转平台 有



主控制器 运动控制器 驱动器 电动机 机械系统



反馈装置
有 自



旋转变压器
直流电动机

敏捷驱动装置
编码器 电位器
伺服电动机 步进电动机
2020年3月3日星期二
测速发电机
直线电动机
交直流调速系统
电源
主控制器 运动控制器 驱动器 电动机 机械系统

异步电动机
辑 ,


伺服电动机:改善定位精度
就 有
特种电机 步进电动机:实现增量运动
自 动
………



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2020年3月3日星期二
交直流调速系统

直线坐标
直线光电编码器 直线同步感应器
传感器
位置的测量

电位器
旋转坐标
闭环控制策略
控制器:


✓ 通用控制方法
有 逻
PID控制、自适应控制、Fuzzy控制等
辑 ,

✓ 特定控制策略
里 就
针对交流电动机的转矩控制有:
有 自
VVVF控制、矢量控制、直接转矩控制
动 化


2020年3月3日星期二
交直流调速系统
直流电动机
电动机
变压器(静止不动)

交流电动机
同步电动机
里 有
旋转电机



*
r+

r
位 置
+ r*

制 器

r
速 度 控
+Te*
制-
器 Te
转 矩
i+*

制-
器i
电 流 控 制 功 能
电 动 机
转 矩 检 测 器
机 械 负 载
有 逻 辑 , 那 里 就


r s
动 化 控

转矩、速度、位置由内向外的三闭环系统
2020年3月3日星期二
交直流调速系统
闭环控制策略

军事自动化(MA):

雷达追踪、火炮瞄准、惯性导航、卫星姿态等
有 逻
工厂自动化(FA):
辑 ,
加工中心、工业机器人、风机水泵、轧机等动等
那 里
办公自动化(OA):
就 有
磁带机、磁盘驱动器、数控绘图机、打印机等
自 动
家庭自动化(HA):
化 控
录像机、CD机、冰箱、洗衣机等

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交直流调速系统
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