直流调速系统5

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1、8.3晶闸管•电动机直流调速控制系统8.3.1开环直流调速系统存在的问题在图8.2所示的V-M系统中和图8.3所示的PWM系统中，只通过改变触发或驱动电路的控制电压來改变功率变换电路的输岀平均电压.达到调节电动机转速的目的.它们都屈于开环控制的调速系统.称为开环调速系统。在开环调速系统中，控制电压与输出转速Z间只有顺向作用而无反向联系，即控制是单方向进行的，输出转速并不彫响控制电压，控制电压直接由给定电压产生。如果生产机械对的差率耍求不高.开环调速系统也能实现一定范围内的无级调速.而且开环调速系统结构简单。

2、但是•在实际中许多需要无级调速的生产机械常常对静差率提出较严格的要求,不能允许很大的静差率。例如，由于龙门刨床加工各种材质的工件,刀具切入工件和退出工件时为避免刀具和工件碰坏,有调节速度的要求；又由于毛坯表面不平•加工时负载常冇波动，为了保证加工梢度和表而光洁度.不允许有较大的速率变化。因此，龙门刨床工作台电气传动系统-般耍求调速范0=20-40,挣差率SW5%.动态速降快速起.制动。多机架热连轧机•各机架轧馄分别山单独的电动机拖动.钢材在儿个机架内同时轧制，为了保证被轧金属的每秒流凰札I寧不致造成钢材拉断

3、或拱起，各机架出口线速度需保持严格的比例关系。根据以上轧钢工艺要求，…般须使电力拖动系统的谓速范IIO在上述情况下，开D=d()时，静差率S^0.2%~0.5%,动态速降环调速系统是不能满足耍求的。8.3.2速度负反馈单闭环调速系统的组成及静特性通过上一节的分析利例题可知，开坏调速系统不能満足较高的性能指标要求。根据自动控制原理，为了克服开坏系统的缺点，提高系统的控制质鼠・必须采用带有负反馈的闭环系统。闭环系统的方松图如图8.25所示。在闭环系统中，把系统的输出昴通过检测装遼(传感器〉引向系统的输入端，与系

4、统的输入员进行比较，从而得到反馈址与输入量之.间的偏差信号。利用此偏差信号通过控制器(调节為)产生控制作用，自动纠正偏差。因此，带输出壘负反馈的闭环控制系统具有提高系统抗扰性，改善控制蒂度的性能，广泛用于各类自动调节系统中。图8・25闭环系统方框图单闭环调速系统的组成对于调速系统來说，输出眾是转速，通常引入转速负反馈构成闭坏调速系统。在电动机轴上安装一台测速发屯动TG,引出与输出輦转速成正比的负反馈电压Un・与转速给定电压进行比较.得到偏差电压，经过放大器A,产生驱动或触发装迸的控制电压Uc(.去控制电动机

5、的转速，这就组成了反馈控制的闭环调速系统。图&26所示为采川晶闸管相控整流器供电的闭环调速系统.因为只有一个转速反馈环.所以称为单闭环调速系统。由图可见，该系统由电压比较坏节.放大器.晶闸管整流器与触发装置、宜流电动机和测速发电机等部分组成。图8・26采用转速负反馈的单闭环调速系统转速负反馈单闭环调速系统的静特性下啲分析图&26所示的闭环调速系统的挣特性。为突出主耍矛盾，先作如下假定:（1）忽賂各种菲线性因索，各坏节的输入偷出关系都是线性的；（2）工作在V-M系统开环机械特性的连续段：（3）忽賂直流电源和电

6、位器的等效电阻。这样，图&26所示单闭环调速系统中各环节的静态关系为电压比较环节：放大器：晶闸管整流器与触发装置：V-M系统开环机械特性：测速发电机:以上各关系式中：Kp——放大器的电压放大系数；Ks-胡闸管整流器与触发装置的等效电压放大倍数：转速反馈系数，单位为V•min/r；Ce——电机反电势系数（在第三章中按习惯用Ke表示，在本章中为了避免与放大系数相混淆而川Ce表示八根据I二述各环节的挣态关系可以画出图&26所示系统的淄态结构图如图&27所示。图中各方块中的符号代农该环节的放大系数，或称传递系数。运

7、川结构图的计算方法，可以推导出转速负反馈m•闭环训速系统的静特性方程式：式中,（8.52）闭环系统的开环放大系（倍）数。闭环调速系统的静特性衣示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，它在形式上打开环机械特性相似.但本质上却有很大不同，因此称为“静特性”•以示区别。图&27转速负反馈单闭环调速系统静态结构图开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较比较开环系统机械特性和闭环系统惟特性•可以看出闭环控制的优越性。如果断开图&27的反馈冋路.可得上述系统的开环机械特性为(8.53)闭环时的静特性可以写为(

8、8.54)式中，nOop——开环系统的理想空载转速;n()cl闭坏系统的理想空载转速：开环系统的稳态速降;闭环系统的稳态速降。比较式(8.53)和式(8.54),可以得到以下结论。(I)闭环系统静特性比开环系统机械特性的硕度大人提高。在相同负载下两者的转速降落分别为它们的关系是(8.55)显然，当开坏放大系数K很大时,要比小得多，即闭环系统的特件要截得多。开环系统的挣屋率为由于,而相同负载下•所以Scl和Sop之