电力拖动自动控制系统课件

图2－4 V-M系统的电流波形 (a) 电流连续
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当负载电流较小时， 电感中的储能较少，
等到Id下降到零时， 造成电流波形断续。
图2－4 V-M系统的电流波形 （b）电流断续
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5.抑制电流脉动的措施
（1）增加整流电路相数，或采用多重 化技术；
（2）设置电感量足够大的平波电抗器。 （3）避免负载在轻载下运行
m——交流电源一周内的整流电压脉波数。
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表2-1不同整流电路的整流电压波峰值、 脉冲数及平均整流电压
整流电路
单相全波
三相半波
三相桥式 （全波）
Um
2U 2
2U 2
6U 2
m
2
3
6
U d0
0.9U2cos1.1U 72cos 2.3U 42cos
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3.电枢回路等效电路与电压方程
ud0 EidRLdddit
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6
2.1.1 晶闸管整流器-电动机系统（V-M系统）
1.电路组成
图2－1 晶闸管整流器-电动机调速系统 （V-M系统）原理图
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7
2.触发脉冲相位控制
在理想情况下，Ud和Uc之间 呈线性关系：
α
Ud KsUc
式中， Ud——平均整流电压， Uc ——控制电压， Ks——晶闸管整流器放大系数。
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第2章
转速反馈控制的直流调速系统
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4
内容提要
直流调速系统用的可控直流电源 稳态调速性能指标和直流调速系统的机械
特性 转速反馈控制的直流调速系统 转速反馈控制直流调速系统的限流保护
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5
2.1 直流调速系统用的可控直流电源
n U IR 晶闸管整流器K-e电动机系统
（VM） 直流PWM变换器-电动机系统 （PWM）
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表2-2 晶闸管整流器的失控时间（T=20ms）
整流电路形式
最大失控时间 平均失控时间
Tsmax(ms) Ts(ms)
单相半波
20(T)
10
单相桥式（全波） 10(T/2)
5
三相半波
6.67(T/3) 3.33
三相桥式
3.33(T/6） 1.67
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25
3）晶闸管触发电路与整流装置的传递函数
②电流连续的条件：导通后如果u2降低到E以下，
靠电感作用可以维持电流id继续流通。
③电流波动的原因：由于电压波形的脉动，造成了
电流波形的脉动。
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图2-3 带负载单相全控桥式整流电路的输出 电压和电流波形
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在Id上升阶段，电感 储能；
在Id下降阶段，电感 中的能量将释放出来 维持电流连续。
滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间 引起的。
失控时间是个随机值。
最大失控时间是两个相邻自然换相点之间 的时间，它与交流电源频率和晶闸管整流 器的类型有关。
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来自百度文库22
图2－8 晶闸管触发与整流装置的失控时间
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最大失控时间
Ts max
T m
(2-13)
平均失控时间
Ts
1 2 Tsmax
式中，T ——交流电源周期（秒)， m —— 一周内整流电压的脉 波数。
图2－6 V-M系统机械特性
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7．晶闸管触发和整流装置的放 大系数和传递函数
1）放大系数Ks的计算
Ud0
f
(U ) c
KUU2 cos
KsUc
Ks
U d Uc
（2-12）
α
1800 900
0 5V
10V Uc
图2-7 晶闸管触发与整流装置的输入输出特性和Ks的测定
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2）失控时间和纯滞后环节
Id3 2 π 2 U R 2[c6 π o s ) (co 6 π s ()C 2 U e2n ]
ar cL t为 g 阻为 抗一 角个电 角 流脉
R
在电流连续区，显示出较硬的 机械特性；
在电流断续区，机械特性很 软，理想空载转速翘得很高。 电流断续区与电流连续区的 分界线是θ=2π/3的曲线，当 θ=2π/3 时，电流便开始连续 了。
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
第1篇
直流调速系统
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1
作业
思考题 2-12, 2-16 习题 2-3, 2-9 附加题1 1、在单闭环无静差直流调速系统中，稳态
运行时，速度调节器的输出量等于何值？ 为什么？
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2
直流电动机的稳态转速
n U IR Ke
式中
调节直流电动机转速的方法
滞后环节的输入为阶跃信号1(t)，输出要隔一定时
间后才出现响应1(t-Ts)。
输入输出关系为：U d0K sU c 1 (tT s)
传递函数为 Ws(s)U Udc0((ss))KseTss
（2－14）
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26
传递函数的近似处理
W s(s)K se T sse K T sss1T ss2 1 !T s2K s2 s3 1 !T s3s3
把整流装置近似看作一阶惯性环节
Ws(
s
)
Ks 1Tss
（2-16）
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27
准确的
近似的
图2－9 晶闸管触发与整流装置动态结构图
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28
8. 晶闸管整流器运行中存在的问题
调节控制电压Uc， 移动触发装置GT输出脉冲的相位α，
改变可控整流器VT输出瞬时电
压ud的波形，以及输出平均电压 Ud的数值。
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9
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
Ud0 mUmsinmcos
(2-3)
式中，α——从自然换相点算起的触发脉冲控制角；
Um——α=0时的整流电压波形峰值；
(2-2)
图2-2 V-M系统主电路的等效电路图
式中 E——电动机反电动势(V)；id——整流电流瞬时值 (A)；L——主电路总电感(H)； R——主电路总电阻(Ω), ；
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12
4．电流脉动及其波形的连续与断续
ud0 EidRLdddit
①晶闸管导通的条件：在整流变压器二次侧额定
相电压u2的瞬时值大于反电动势E时，晶闸管才可能被 触发导通。
（1）调节电枢供电电压； （2）减弱励磁磁通； （3）改变电枢回路电阻。
自动控制的直流调速系统
往往以变压调速为主。
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。
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3
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
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6．晶闸管整流器-电动机系统的机械特性
当电流波形连续时，V-M系统的机械特性 方程式为
n 1 Ce
(Ud0
IdR)
（2-7）
式中，Ce——电动机在额定磁通下的电动势系数
CeKeN
h
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图2-5 电流连续时V-M系统的机械特性
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19
n
2U2
cos[sinπ()sinπ()ectg]
6
6
Ce(1ectg)