第11章直流傳動控制系統(tǒng)ppt課件

1、 了解機電傳動自動調(diào)速系統(tǒng)的組成了解機電傳動自動調(diào)速系統(tǒng)的組成;掌握生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術(shù)指標要掌握生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術(shù)指標要求求;掌握自動調(diào)速系統(tǒng)中各個基本環(huán)節(jié)掌握自動調(diào)速系統(tǒng)中各個基本環(huán)節(jié),各種反饋環(huán)各種反饋環(huán)節(jié)的作用與特點節(jié)的作用與特點;掌握各種常用的自動調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理掌握各種常用的自動調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理,特點特點及適用場所及適用場所;能在生產(chǎn)實際中處理控制系統(tǒng)的一般問題能在生產(chǎn)實際中處理控制系統(tǒng)的一般問題.1.機電傳動控制系統(tǒng)的組成機電傳動控制系統(tǒng)的組成機電傳動控制系統(tǒng)是由機電傳動控制系統(tǒng)是由電機、電器、電子部件電機、電器、電子部件組合而成，通過一定的組合而成

2、，通過一定的控制去實現(xiàn)對生產(chǎn)機械控制去實現(xiàn)對生產(chǎn)機械的驅(qū)動任務(wù)的驅(qū)動任務(wù).(1)開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng): 只有控制量只有控制量(輸入量輸入量)對被對被控制量控制量(輸出量輸出量)的單向控的單向控制作用，而不存在被控制作用，而不存在被控制量對控制量的影響和制量對控制量的影響和聯(lián)系，這樣的控制系統(tǒng)聯(lián)系，這樣的控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。l當(dāng)系統(tǒng)受到外界的擾動當(dāng)系統(tǒng)受到外界的擾動( (如負如負載的波動載的波動) )，使被調(diào)量與給定，使被調(diào)量與給定值發(fā)生偏差時，由測量環(huán)節(jié)值發(fā)生偏差時，由測量環(huán)節(jié)( (測速發(fā)電機測速發(fā)電機) )測量的被調(diào)量測量的被調(diào)量( (電動機的轉(zhuǎn)速電動機的轉(zhuǎn)速)

3、)和給定值進和給定值進行比較，得出偏差，再經(jīng)過行比較，得出偏差，再經(jīng)過放大環(huán)節(jié)將偏差信號放大去放大環(huán)節(jié)將偏差信號放大去控制執(zhí)行環(huán)節(jié)，達到抵消擾控制執(zhí)行環(huán)節(jié)，達到抵消擾動減少偏差的目的。其特點動減少偏差的目的。其特點是輸入量與輸出量之間既有是輸入量與輸出量之間既有正向的控制作用，又有反向正向的控制作用，又有反向的反饋控制作用，形成一個的反饋控制作用，形成一個閉環(huán)，故又稱閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)，故又稱閉環(huán)控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng)?；蚍答伩刂葡到y(tǒng)。 (1) 按采用不同的反饋方式，可分為轉(zhuǎn)速負反饋、電勢負反饋、電壓負反饋及電流正反饋控制系統(tǒng)；(2) 按自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可分為單環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和多環(huán)自動調(diào)

4、節(jié)系統(tǒng)；(3) 按系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時被調(diào)量與給定量有無差別，可分為有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)；(4) 按給定量變化的規(guī)律，可分為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)；(5) 按調(diào)節(jié)動作與時間的關(guān)系，可分為斷續(xù)控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)； (6) 按系統(tǒng)中所包含的元件特性，可分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)。l1.生產(chǎn)機械對自動調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標的要求l1)靜態(tài)技術(shù)指標l(1)調(diào)速范圍Dl聯(lián)立解上兩式得:minmaxnnD 0nnSNNn)1 (22maxSnSnDN電動機調(diào)速特性如下圖,靜差度S取S2的值. -額定負載時的轉(zhuǎn)速降.l(2)靜差度S式中式中.no-理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速;l2)動態(tài)技術(shù)指

5、標l(1)最大超調(diào)量:為10%-35%.22maxnnnMP(2)過渡過程時間T(3)振蕩次數(shù)l1)不要求電氣調(diào)速的:l(1)空載,輕載起動的,選鼠籠式異步電動機;l(2)重載起動的,選線繞式異步電動機;l(3)大容量的選同步電動機;l其中,簡單的采用繼電器-接觸器 控制;復(fù)雜的采用PLC控制.l2)要求電氣調(diào)速的,根據(jù)調(diào)速指標確定拖動方案:l(1)D=2-3.有級調(diào)速,選多速電動機;l(2)D小于10,無級調(diào)速,選滑差電動機;l(3)D大于10,無級調(diào)速,采用SCR-M自動調(diào)速系統(tǒng).l3)電動機的調(diào)速特性與生產(chǎn)機械負載特性匹配.l解:01n02nNn144010145001maxnnnn13

6、51014502minnnnminmaxnnD =1440/=10.670nnSN=10/145=6.9%或=1450(0.069)/10(1-0.069)=10.67)1 (22maxSnSnDNl1).轉(zhuǎn)速負反饋自動調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速負反饋自動調(diào)速系統(tǒng)-系統(tǒng)原理方框圖系統(tǒng)原理方框圖(1)系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成直流電動機直流電動機;晶閘管觸發(fā)電路和晶閘管觸發(fā)電路和主電路主電路;放大器放大器(比例調(diào)節(jié)器比例調(diào)節(jié)器);給定環(huán)節(jié)給定環(huán)節(jié)給定電給定電壓壓Ug;反饋環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)-反饋電反饋電壓壓Uf= ;放大器放大器 nnUUg)(nUKUgpk)(nUKKUgpsdRInCUaedspKKK 0espCKKK1

7、比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)(2)靜特性方程式靜特性方程式比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為令前向通道放大倍數(shù)為令前向通道放大倍數(shù)為電動機電樞回路電動機電樞回路整流環(huán)節(jié)輸出電壓整流環(huán)節(jié)輸出電壓l聯(lián)立求解上頁幾式得閉環(huán)系統(tǒng)靜特性方程式ffaeegnnIKCRKCUKn00)1 ()1 (nnICRCuKnaeeg00Knnf1DKDf)1 ( l比較式(11.5)和式(11.6),得到兩個重要的結(jié)論:l由電動機電樞電路方程式可得開環(huán)系統(tǒng)靜特性方程式l解解;由由 得得)1 (22maxSnSnDNKnnf19 . 7)05. 01 (150150005. 01500)1 (max

8、SDSnnf13.919 .7801fnnK思考題思考題:1500r/min是額定轉(zhuǎn)速還是理想空載轉(zhuǎn)速是額定轉(zhuǎn)速還是理想空載轉(zhuǎn)速?l解:開環(huán)時額定轉(zhuǎn)速下的靜差度為l 09. 010010001000nnS)1 (maxSDSnnf)1 (maxSDSnnf=1000(0.05)/10(1-0.05)=5.26=1000(0.15)/10(1-0.15)=17.65fnnKfnnK=100/5.26=18=100/17.65=4.6705. 0,10SD15. 0,10SDl不滿足5%的指標要求,要采用閉環(huán)系統(tǒng). 轉(zhuǎn)速負反饋是抑制轉(zhuǎn)速變化的最直接而有效的方法，它是自動調(diào)速系統(tǒng)最基本的反饋形式。但

9、轉(zhuǎn)速負反饋需要有反映轉(zhuǎn)速的測速發(fā)電機，它的安裝和維修都不太方便，因此，在調(diào)速系統(tǒng)中還采用其他的反饋形式。 (1) 電壓負反饋系統(tǒng)：具有電壓負反饋環(huán)節(jié)的調(diào)速系統(tǒng)如下圖所示.電動機的轉(zhuǎn)速隨電樞端電壓的大小而變。電壓負反饋系統(tǒng)就是把電動機電樞電壓作為反饋量，以調(diào)整轉(zhuǎn)速。電壓負反饋系統(tǒng)的特點是線路簡單，可是它穩(wěn)定速度的效果并不大，由于，負載增加時，電動機電樞內(nèi)阻引起的內(nèi)阻壓降得不到補償.一般線路中采用電壓負反饋，主要不是用它來穩(wěn)速，而是用它來防止過壓、改善動態(tài)特性、加快過渡過程。 注意反饋電壓與給定電壓的極性注意反饋電壓與給定電壓的極性(1)(1)電流正反饋的作用電流正反饋的作用: : 為了補償電樞電

10、阻壓降為了補償電樞電阻壓降, ,一般在電壓負反饋的基礎(chǔ)上一般在電壓負反饋的基礎(chǔ)上再增加一個電流正反饋環(huán)節(jié)再增加一個電流正反饋環(huán)節(jié). . 它是把反映電動機電樞電流大小的量取出，與電壓它是把反映電動機電樞電流大小的量取出，與電壓負反饋一起加到放大器輸入端。由于是正反饋，當(dāng)負負反饋一起加到放大器輸入端。由于是正反饋，當(dāng)負載電流增加時，放大器輸入信號也增加，使晶閘管整載電流增加時，放大器輸入信號也增加，使晶閘管整流輸出電壓增加，以此來補償電動機電樞電阻所產(chǎn)生流輸出電壓增加，以此來補償電動機電樞電阻所產(chǎn)生的壓降。由于這種反饋方式的轉(zhuǎn)速降落比僅有電壓負的壓降。由于這種反饋方式的轉(zhuǎn)速降落比僅有電壓負反饋時小

11、了許多，因而擴大了調(diào)速范圍，如果比例選反饋時小了許多，因而擴大了調(diào)速范圍，如果比例選擇恰當(dāng)，綜合反饋將具有電勢內(nèi)反饋擇恰當(dāng)，綜合反饋將具有電勢內(nèi)反饋, ,即相似于轉(zhuǎn)速反即相似于轉(zhuǎn)速反饋的性質(zhì)。饋的性質(zhì)。)(fifugUUUU(1)電流截止負反饋的作用電流截止負反饋的作用 在轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)中在轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)中,電動機電動機起動瞬間起動瞬間,轉(zhuǎn)子沒有動轉(zhuǎn)子沒有動,沒有反沒有反饋電壓饋電壓,只有給定電壓起作用只有給定電壓起作用.一方面一方面,電動機將快速起動電動機將快速起動;另另一方面一方面,過大的起動電流對電過大的起動電流對電動機不利動機不利.為了限制電動機起為了限制電動機起動過程時的過大電流動過

12、程時的過大電流,引入電引入電流截止負反饋流截止負反饋.(2)電流截止負反饋的特性電流截止負反饋的特性近似挖掘機特性近似挖掘機特性.如圖示如圖示.(3)截止電流的整定截止電流的整定截止電流截止電流Io=(1-1.1)IaN堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)電流Iao=(2-2.5)IaN(4)電流截止負反饋的組成電流截止負反饋的組成訊號源訊號源IaR;反饋源反饋源Ub;方向整流器方向整流器V.(1)概述概述: 龍門銑床的主運動為銑刀的旋轉(zhuǎn)運動，進給運動為工作臺的往復(fù)龍門銑床的主運動為銑刀的旋轉(zhuǎn)運動，進給運動為工作臺的往復(fù)運動，進給運動屬于恒轉(zhuǎn)矩負載運動，進給運動屬于恒轉(zhuǎn)矩負載.進給運動有工作臺的前后移動，進給運動有工

13、作臺的前后移動，左、右主軸箱沿立柱上下移動，垂直主軸箱沿橫梁左右移動左、右主軸箱沿立柱上下移動，垂直主軸箱沿橫梁左右移動(均共均共用一個電動機，用選擇開關(guān)控制電磁離合器來進行選擇用一個電動機，用選擇開關(guān)控制電磁離合器來進行選擇)，傳動電，傳動電機為直流電動機，采用晶閘管整流供電，無級調(diào)節(jié)直流電動機的機為直流電動機，采用晶閘管整流供電，無級調(diào)節(jié)直流電動機的電樞電壓進行調(diào)速電樞電壓進行調(diào)速.工作臺和主軸箱的快速移動，仍用進給電動機工作臺和主軸箱的快速移動，仍用進給電動機傳動傳動.(2)調(diào)速指標調(diào)速指標: 調(diào)速范圍調(diào)速范圍D=50,靜差度靜差度S15%.(3)進給運動傳動系統(tǒng)方框圖進給運動傳動系統(tǒng)方

14、框圖 l由于進給電動機正反向工作不頻繁，容量也不大由于進給電動機正反向工作不頻繁，容量也不大(4kW,1000r/min,200V)(4kW,1000r/min,200V)，因此采用單相半控橋式整流線路，電動，因此采用單相半控橋式整流線路，電動機的正、反轉(zhuǎn)由接觸器機的正、反轉(zhuǎn)由接觸器FKMFKM、RKMRKM控制，主回路整流元件均設(shè)有阻控制，主回路整流元件均設(shè)有阻容保護元件，電動機的制動采用能耗制動，制動時接觸器容保護元件，電動機的制動采用能耗制動，制動時接觸器KMKM動作，動作，將電阻將電阻R R并接在電樞兩端。電流繼電器并接在電樞兩端。電流繼電器2KA2KA作過電流保護，在作過電流保護，在

15、50A50A左右動作。左右動作。l電動機是一個反電勢負載，具有一定的電感，當(dāng)主回路中沒有另電動機是一個反電勢負載，具有一定的電感，當(dāng)主回路中沒有另加濾波電抗器時，主回路電流總是斷續(xù)的加濾波電抗器時，主回路電流總是斷續(xù)的, ,特別是在輕負載情況特別是在輕負載情況下，晶閘管整流電壓要升高，電動機的轉(zhuǎn)速比有濾波電抗器情況下，晶閘管整流電壓要升高，電動機的轉(zhuǎn)速比有濾波電抗器情況下的轉(zhuǎn)速要高下的轉(zhuǎn)速要高. .續(xù)流二極管續(xù)流二極管3VD3VD在低速、大負載情況下，有續(xù)流作在低速、大負載情況下，有續(xù)流作用，以保證晶閘管整流器的正常工作。用，以保證晶閘管整流器的正常工作。 l主電路電氣原理圖如下主電路電氣原理

16、圖如下. .SCR-MSCR-M主電路圖主電路圖在放大器的輸入端加有各種反饋信號：在放大器的輸入端加有各種反饋信號： a a、采用深度速度負反饋，是為了提高電動機機械特性的硬度，、采用深度速度負反饋，是為了提高電動機機械特性的硬度，滿足調(diào)速范圍的要求。滿足調(diào)速范圍的要求。 b b、電壓微分、電壓微分( (軟軟) )負反饋環(huán)節(jié)，由負反饋環(huán)節(jié)，由18C18C、23R23R組成，進給工作時，組成，進給工作時，繼電器繼電器4K4K得電，其常閉觸頭斷開，得電，其常閉觸頭斷開，18C18C起作用，該環(huán)節(jié)起軟反饋起作用，該環(huán)節(jié)起軟反饋作用，以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。作用，以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。c c、電流微分負反饋

17、環(huán)節(jié)，由、電流微分負反饋環(huán)節(jié)，由19C19C、24R24R組成，同樣是為了增強系統(tǒng)組成，同樣是為了增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。 d d、電流截止負反饋環(huán)節(jié)，由穩(wěn)壓管、電流截止負反饋環(huán)節(jié)，由穩(wěn)壓管5VZ5VZ和濾波電感和濾波電感L L組成。從主組成。從主電路中的電路中的1RF1RF上取出的電壓正比于主回路負載電流上取出的電壓正比于主回路負載電流, ,在負載電流在負載電流( (平均值平均值) )較大時，從較大時，從1RF1RF上取出的電壓大于上取出的電壓大于5VZ5VZ的擊穿電壓，限流的擊穿電壓，限流回路開放，使回路開放，使5VT5VT截止，截止，UcoUco增大，增大，增大，晶閘管輸出減小，從增

18、大，晶閘管輸出減小，從而限制主回路電流，以保護晶閘管和電動機。而限制主回路電流，以保護晶閘管和電動機。放大器電路圖放大器電路圖1)比例積分調(diào)節(jié)器比例積分調(diào)節(jié)器(PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器)采用采用PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器能獲得較高的靜態(tài)精度能獲得較高的靜態(tài)精度能具有較快的動態(tài)響應(yīng)能具有較快的動態(tài)響應(yīng).電路圖時間特性dtUCRURRUiio100112)具有比例積分調(diào)節(jié)具有比例積分調(diào)節(jié)的無靜差調(diào)速系統(tǒng)方框圖的無靜差調(diào)速系統(tǒng)方框圖放大器的反饋電路不是放大器的反饋電路不是R,而是而是R,Cl當(dāng)電動機負載增加l(a)轉(zhuǎn)速下降l(b)比例部分從一開始起調(diào)節(jié)作l用,使整流電壓增加l(c )之1曲線,積分部分在以后起l作用,

19、并保持數(shù)值不變,見(c )之l2曲線.lPI調(diào)節(jié)器的綜合作用如(c )中l(wèi)曲線3所示.調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)作用1.1.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成有些生產(chǎn)機械經(jīng)常處于正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)有些生產(chǎn)機械經(jīng)常處于正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)( (如龍門刨床、可逆軋鋼機等如龍門刨床、可逆軋鋼機等) )，為了提，為了提高生產(chǎn)率，要求盡量縮短起動、制動和高生產(chǎn)率，要求盡量縮短起動、制動和反轉(zhuǎn)過渡過程的時間，這就要求在起動反轉(zhuǎn)過渡過程的時間，這就要求在起動過程中，把電動機的電流當(dāng)作被調(diào)節(jié)量，過程中，把電動機的電流當(dāng)作被調(diào)節(jié)量，使之維持為電動機允許的最大值使之維持為電動機允許的最大值IamIam并保并保持

20、不變。這就要求有一個電流調(diào)節(jié)器來持不變。這就要求有一個電流調(diào)節(jié)器來完成這個任務(wù)。完成這個任務(wù)。具有速度調(diào)節(jié)器具有速度調(diào)節(jié)器ASRASR和電流調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器ACRACR的雙的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)就是在這種要求下產(chǎn)生的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)就是在這種要求下產(chǎn)生的. . 理想的起動過程曲線理想的起動過程曲線l從靜特性上看，維持電動機轉(zhuǎn)速不變是由速度調(diào)節(jié)器從靜特性上看，維持電動機轉(zhuǎn)速不變是由速度調(diào)節(jié)器ASRASR來實現(xiàn)的。來實現(xiàn)的。l在電流調(diào)節(jié)器在電流調(diào)節(jié)器ACRACR上，使用的是電流負反饋，它有使靜特性變軟的趨上，使用的是電流負反饋，它有使靜特性變軟的趨勢，但轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)是外環(huán)，內(nèi)環(huán)電流負反饋對于轉(zhuǎn)速環(huán)來說相當(dāng)

21、于勢，但轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)是外環(huán)，內(nèi)環(huán)電流負反饋對于轉(zhuǎn)速環(huán)來說相當(dāng)于一個擾動作用，只要轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器一個擾動作用，只要轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRASR的放大倍數(shù)足夠大，而且沒有飽的放大倍數(shù)足夠大，而且沒有飽和，則電流負反饋的擾動作用就受到抑制。整個系統(tǒng)的本質(zhì)由外環(huán)速和，則電流負反饋的擾動作用就受到抑制。整個系統(tǒng)的本質(zhì)由外環(huán)速度調(diào)節(jié)器來決定，它仍然是一個無靜差的調(diào)速系統(tǒng)。也就是說，當(dāng)轉(zhuǎn)度調(diào)節(jié)器來決定，它仍然是一個無靜差的調(diào)速系統(tǒng)。也就是說，當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時，電流負反饋使靜特性可能產(chǎn)生的速降完全被轉(zhuǎn)速速調(diào)節(jié)器不飽和時，電流負反饋使靜特性可能產(chǎn)生的速降完全被轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分作用所抵消了，一旦調(diào)節(jié)器的積分作用所抵消了

22、，一旦ASRASR飽和，當(dāng)負載電流過大，系統(tǒng)飽和，當(dāng)負載電流過大，系統(tǒng)實現(xiàn)保護作用使轉(zhuǎn)速下降很大時，轉(zhuǎn)速環(huán)即失去作用，只剩下電流環(huán)實現(xiàn)保護作用使轉(zhuǎn)速下降很大時，轉(zhuǎn)速環(huán)即失去作用，只剩下電流環(huán)起作用，這時系統(tǒng)表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，靜特性便會呈現(xiàn)出很陡的下起作用，這時系統(tǒng)表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，靜特性便會呈現(xiàn)出很陡的下垂段特性。垂段特性。l在突加給定電壓在突加給定電壓UgnUgn的起動過的起動過程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出電壓程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出電壓Ugi,Ugi,電流調(diào)節(jié)器輸出電壓電流調(diào)節(jié)器輸出電壓Uk,Uk,可控整流器輸出電壓可控整流器輸出電壓Ud,Ud,電動電動機電樞電流機電樞電流IaIa和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n

23、n的動態(tài)的動態(tài)響應(yīng)波形如右圖。整個過渡響應(yīng)波形如右圖。整個過渡過程可以分成三個階段，在過程可以分成三個階段，在圖中分別標以圖中分別標以,和和 . .l雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在起動過雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在起動過程的大部分時間內(nèi)，程的大部分時間內(nèi)，ASRASR處于處于飽和限幅狀態(tài)，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)飽和限幅狀態(tài)，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開路于開路, ,系統(tǒng)表現(xiàn)為恒電流調(diào)系統(tǒng)表現(xiàn)為恒電流調(diào)節(jié)，節(jié)， 2)動態(tài)分析動態(tài)分析1.接觸器切換接觸器切換2.晶閘管切換晶閘管切換適用于中小型電機適用于中小型電機1.基本工作原理對角線上的一對大功率晶體管的基極,接受同一控制信號同時導(dǎo)通或截止.電動機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速取決于電壓平均值Uav.設(shè)矩形波的

24、周期為T,正向脈寬為t1,定義占空比Tt1savUU) 12(那么: 晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)與晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)比較具有下列特點：晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)與晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)比較具有下列特點： (1)(1)主電路所需的功率元件少。實現(xiàn)同樣的功能，一般晶體管的數(shù)主電路所需的功率元件少。實現(xiàn)同樣的功能，一般晶體管的數(shù) 量僅為晶閘管的量僅為晶閘管的1/31/31/61/6。 (2) (2) 控制線路簡單。晶體管的控制比晶閘管的容易，不存在相序問控制線路簡單。晶體管的控制比晶閘管的容易，不存在相序問題，不需要煩瑣的同步移相觸發(fā)控制電路。題，不需要煩瑣的同步移相觸發(fā)控制電路。 (3) (3) 晶體管脈寬調(diào)

25、制晶體管脈寬調(diào)制(PWM)(PWM)放大器的開關(guān)頻率高放大器的開關(guān)頻率高, ,前者的動態(tài)響應(yīng)速前者的動態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)速精度等性能指標都比后者好。電動機的附加損耗都小。度和穩(wěn)速精度等性能指標都比后者好。電動機的附加損耗都小。 (4) (4) 晶體管脈寬調(diào)制放大器的電壓放大系數(shù)不隨輸出電壓的改變而晶體管脈寬調(diào)制放大器的電壓放大系數(shù)不隨輸出電壓的改變而變化，而晶閘管整流器的電壓放大系數(shù)在輸出電壓低時變小。這變化，而晶閘管整流器的電壓放大系數(shù)在輸出電壓低時變小。這樣前者的低速性能要比后者好得多，它可使電動機在很低的速度樣前者的低速性能要比后者好得多，它可使電動機在很低的速度下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，其調(diào)速范圍很寬下

26、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，其調(diào)速范圍很寬. . 晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)主晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的結(jié)構(gòu)形式有多種，電路的結(jié)構(gòu)形式有多種，按輸出極性有單極性輸按輸出極性有單極性輸出和雙極性輸出之分，出和雙極性輸出之分，而雙極性輸出的主電路而雙極性輸出的主電路又分又分H H型和型和T T型兩類，型兩類，H H型型脈寬放大器又可分為單脈寬放大器又可分為單極式和雙極式兩種，右極式和雙極式兩種，右圖所示為雙極性雙極式圖所示為雙極性雙極式脈寬放大器脈寬放大器. .(1)速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器: ASR和和ACR都采用比例積分都采用比例積分調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器.(2)三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器: 可以獲得一個對稱的

27、三角波可以獲得一個對稱的三角波電壓電壓.(3)電壓電壓-脈沖變換器脈沖變換器: 產(chǎn)生正產(chǎn)生正,負脈寬相等的矩形波負脈寬相等的矩形波電壓電壓.(4)脈沖分配器及軸功率放大脈沖分配器及軸功率放大,電電路圖見右圖路圖見右圖.(5)其他控制電路其他控制電路1)靜態(tài)靜態(tài) 系統(tǒng)處于靜態(tài)時電動機停轉(zhuǎn)系統(tǒng)處于靜態(tài)時電動機停轉(zhuǎn),，速度調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)、電流調(diào)節(jié)器節(jié)器ACR的輸出均為零，電壓的輸出均為零，電壓-脈沖變換器脈沖變換器BU在三角在三角波的作用下，輸出正、負等寬的方波電壓波的作用下，輸出正、負等寬的方波電壓U4,經(jīng)脈沖分經(jīng)脈沖分配器和功放電路產(chǎn)生的配器和功放電路產(chǎn)生的Ub1,4和和Ub2

28、,3;加在橋式功率開加在橋式功率開關(guān)管關(guān)管VT14的基極，使橋式功率晶體管輪流導(dǎo)通或截的基極，使橋式功率晶體管輪流導(dǎo)通或截止，此時，電動機電樞兩端的平均電壓等于零，電動止，此時，電動機電樞兩端的平均電壓等于零，電動機停止不動。必須說明的是，此時，電動機電樞兩端機停止不動。必須說明的是，此時，電動機電樞兩端的平均電壓及平均電流雖然為零，但電動機電樞的瞬的平均電壓及平均電流雖然為零，但電動機電樞的瞬時電壓及電流并不為零，在時電壓及電流并不為零，在ASR及及ACR的作用下，系的作用下，系統(tǒng)實際上處于動態(tài)平衡狀態(tài)。統(tǒng)實際上處于動態(tài)平衡狀態(tài)。 2)起動起動 :以正轉(zhuǎn)起動為例以正轉(zhuǎn)起動為例,速度給定信號速度給定信號Ugn送入后送入后,速度調(diào)節(jié)器的輸入速度調(diào)節(jié)器的輸入端之后，速度調(diào)節(jié)器的輸出端之后，速度調(diào)節(jié)器的輸出Ugi便一直處于最大限幅值，相當(dāng)于便一直處于最大限幅值，相當(dāng)于速度調(diào)節(jié)器處于開環(huán)狀態(tài)。速度調(diào)節(jié)器處于開環(huán)狀態(tài)。因為速度調(diào)節(jié)器的輸出就是電流調(diào)因為速度調(diào)節(jié)器的輸出就是電流調(diào)節(jié)器的給定，在速度調(diào)節(jié)器輸出電壓限幅值的作用下，使得電樞節(jié)器的給定，在速度調(diào)節(jié)器輸出電壓限幅值的作用下，使得電樞兩端的平均電壓迅速上升，電動機迅速啟動兩端的平均電壓