电力拖动自动控制系统第四版第二章节课件幻灯片
326页1、直流调速系统,电力拖动自动控制系统,第 1 篇,直流电动机具有良好的起、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟,而且从控制的角度来看,它又是交流拖动控制系统的基础。因此,为了保持由浅入深的教学顺序,应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。,根据直流电机转速方程,直流调速方法,由式可以看出,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: 保持励磁 = N ; 保持电阻 R = Ra 调节过程: 改变电压 UN U U n , n0 调速特性: 转速下降,机械特性曲线平行下移。,(2)调阻调速,工作条件: 保持励磁 = N ; 保持电压 U =UN ; 调节过程: 增加电阻 Ra R R n ,n0不变; 调速特性: 转速下降,机械特性曲线变软。,(3)调磁调速,工作条件: 保持电压 U =UN ; 保持电阻 R = R a ; 调节过程: 减小励磁 N n , n0 调速特性: 转速上升,机械特性
2、曲线变软。,调磁调速特性曲线,三种调速方法的性能与比较,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。,第2章 转速反馈控制的直流调速系统,本章提要,2.1 直流调速系统用的可控直流电源 2.2转速反馈控制的直流调速系统 2.3比例积分控制规律和无静差调速系统 2.4 直流调速系统的数字控制 2.5 直流调速系统的仿真,2.1 直流调速系统用的可控直流电源,旋转变流机组(G-M系统)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(V-M系统) 用静止式的可控整流器,以获得可调的直流电压。 直流斩波器或脉宽调制变换器(直流PWM调速系统)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。,2.1.1 旋转变流机组(G-M系统),G-M系统特性,2.1.2 静止式可控整流器,1、V-M系统工作原理,通过调节
3、触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相位,即可改变整流电压Ud ,从而实现平滑调速。,在如图可控整流电路中,调节触发装置 GT 输出脉冲的相位,即可很方便地改变可控整流器 VT 输出瞬时电压 ud 的波形,以及输出平均电压 Ud 的数值。,2、 触发脉冲相位控制,等效电路分析,如果把整流装置内阻移到装置外边,看成是其负载电路电阻的一部分,那么,整流电压便可以用其理想空载瞬时值 ud0 和平均值 Ud0 来表示,相当于用图示的等效电路代替实际的整流电路。,瞬时电压平衡方程,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,表2-1 不同整流电路的整流电压值,* U2 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。,整流与逆变状态,当 0 0 ,晶闸管装置处于整流状态,电功率从交流侧输送到直流侧; 当 /2 max 时, Ud0 0 ,装置处于有源逆变状态,电功率反向传送。 为避免逆变颠覆,应设置最大的移相角限制。相控整流器的电压控制曲
4、线如下图,逆变颠覆限制,通过设置控制电压限幅值,来限制最大触发角。,3、 电流脉动及其波形的连续与断续, 电流脉动产生的原因 整流电压波形是脉动的。 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。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。 主电路储能电感的值是有限的。 当V-M系统主电路有足够大的电感量,而且电动机的负载也足够大时,整流电流便具有连续的脉动波形。当电感量较小或负载较轻时,在某一相导通后电流升高的阶段里,电感中的储能较少;等到电流下降而下一相尚未被触发以前,电流已经衰减到零,于是,便造成电流波形断续的情况。 由于电流波形的脉动,可能出现电流连续和断续两种情况,这是V-M系统不同于G-M系统的又一个特点。,V-M系统主电路的输出, 抑制电流脉动的措施,在V-M系统中,脉动电流会产生脉动的转矩,对生产机械不利,同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响,须采用抑制电流脉动的措施,主要是: 设置平波电抗器; 增加整流电路相数; 采用多重化技术。,(1)平波电抗器的设置与计算,单相桥式全控整流电路 三相半波整流电路 三相
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