單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課件

1、主講人：莊麗模塊1：單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的概述任務(wù)1.2 單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)1.3 單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)1.4 其它反饋環(huán)節(jié)在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用任務(wù)1.5 KZD-2型小功率直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析任務(wù)1.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的概述1.1.1直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速定義 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)包括兩方面的含義：其一，在一定范圍內(nèi)“變速”。以直流電動機(jī)為例，當(dāng)負(fù)載TL1不變時(shí)，轉(zhuǎn)速可由na變到nb或nc，如圖1-1所示。其二，保持“穩(wěn)速”。當(dāng)負(fù)載從TL1增加到TL2，轉(zhuǎn)速na調(diào)節(jié)后轉(zhuǎn)速變到nd，與原來的轉(zhuǎn)速na基本一致，如圖1-1所示。 1.1.2直流電動機(jī)調(diào)速方法及比

2、較 根據(jù)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式： 改變他勵直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速有三種方法，即調(diào)節(jié)電樞供電電壓Ud的方法；減弱勵磁磁通的方法；改變電樞回路電阻Ra的方法。三種調(diào)速方法的機(jī)械特性曲線如下。通過比較得出直流電動機(jī)的調(diào)速方法以調(diào)壓調(diào)速為主。1.1.3 直流調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 1.靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)（ 1）調(diào)速范圍D 電動機(jī)在額定負(fù)載下，運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速nmin之比稱為調(diào)速范圍，用D表示，即（2）靜差率s 靜差率是指電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，當(dāng)負(fù)載由理想空載增加至額定負(fù)載時(shí)，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速之比，用百分?jǐn)?shù)表示為：（3）調(diào)速范圍與靜差率的關(guān)系 在調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中，額定轉(zhuǎn)速為最高轉(zhuǎn)速，靜差率為最低轉(zhuǎn)

3、速時(shí)的靜差率，則最低轉(zhuǎn)速【正文內(nèi)容 字體：宋體、22磅】如需再新建幾頁，點(diǎn)擊左邊 新幻燈片一、項(xiàng)目內(nèi)容2.動態(tài)調(diào)速指標(biāo)(1)跟隨性能指標(biāo)上升時(shí)間tr ，超調(diào)量 %，調(diào)節(jié)時(shí)間ts 。(2)抗擾性能指標(biāo)動態(tài)降落 ，恢復(fù)時(shí)間t ，振蕩次數(shù)N【正文內(nèi)容 字體：宋體、22磅】如需再新建幾頁，點(diǎn)擊左邊 新幻燈片一、項(xiàng)目內(nèi)容任務(wù)1.2 單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)1.2.1單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)的組成、工作原理該調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖如下：特點(diǎn)： 把轉(zhuǎn)速反饋與給定相比較形成控制信號，組成閉環(huán)控制； 測速環(huán)節(jié)：直流測速發(fā)電機(jī)，與直流電機(jī)同軸聯(lián)結(jié)； 設(shè)置放大器。 閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動調(diào)節(jié)作用，在于它

4、能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變整流電壓，而開環(huán)系統(tǒng)不能自動調(diào)節(jié)。以負(fù)載增大為例，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程如下：1.2.2 單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)的工作原理 利用自動控制原理中傳函的化簡原理，得到調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式，從而得出系統(tǒng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流（或轉(zhuǎn)矩）的穩(wěn)態(tài)關(guān)系，它在形式上與開環(huán)機(jī)械特性相似，但本質(zhì)上卻有很大的不同，故定名為“靜特性”這種系統(tǒng)是以存在偏差為前提的，反饋環(huán)節(jié)只是檢測偏差，減小偏差，而不能消除偏差，因此它是有靜差調(diào)速系統(tǒng)。1.2.3單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 1.2.4 反饋控制系統(tǒng)的基本特征 被調(diào)量轉(zhuǎn)速n有靜差 被調(diào)量轉(zhuǎn)速n緊緊跟隨給定量的變化 對包圍在閉環(huán)中前向通路

5、上的各種擾動有較強(qiáng)的抑制作用 反饋控制系統(tǒng)對給定信號和檢測裝置所產(chǎn)生的擾動無法抑制【正文內(nèi)容 字體：宋體、22磅】如需再新建幾頁，點(diǎn)擊左邊 新幻燈片一、項(xiàng)目內(nèi)容任務(wù)1.3 單閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)1.3.1單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的組成、工作原理 現(xiàn)以階躍負(fù)載為例（指突增或突降負(fù)載的情況），來討論 PI調(diào)節(jié)器在擾動調(diào)節(jié)過程的作用。1.3.2單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理 由于穩(wěn)態(tài)時(shí)PI調(diào)節(jié)器的輸入電壓 ，給定電壓和反饋電壓相等，系統(tǒng)的靜特性方程是 對應(yīng)于不同的給定電壓，系統(tǒng)的輸出特性是一簇平行線，要改變轉(zhuǎn)速只要改變電壓即可。1.3.3單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 任務(wù)1.4其它反饋環(huán)節(jié)在閉

6、環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用1.4.1 電壓負(fù)反饋環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性及比較電壓負(fù)反饋系統(tǒng)抗擾動的自動調(diào)節(jié)過程 1.4.2 帶電流正反饋補(bǔ)償?shù)碾妷贺?fù)反饋調(diào)速系統(tǒng) 系統(tǒng)的靜特性：系統(tǒng)抗擾動的自動調(diào)節(jié)過程 1.4.3 帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng) 系統(tǒng)的靜特性 任務(wù)1.5 KZD-型小功率有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析 1系統(tǒng)的組成 2. 系統(tǒng)抗擾動的自動調(diào)節(jié)過程 模塊2：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)2.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)2.2 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)2.3 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)2.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 2.1.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速

7、系統(tǒng)的組成2.1.2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)及速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的作用1電流環(huán)及ACR的調(diào)節(jié)作用2. 速度環(huán)及ASR的調(diào)節(jié)作用2.1.3 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)系統(tǒng)的靜特性 n =Ugn/= n0 2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時(shí)系統(tǒng)的靜特性 Id=Ugim/=Idm 2.1.4 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)工作過程任務(wù)2.2 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2.2.1 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的基本知識1.電樞可逆電路 2可逆系統(tǒng)的工作狀態(tài) 3可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流分析2.2.2 邏輯控制的無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng) 邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)的動態(tài)工作過程 邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)

8、的主要優(yōu)點(diǎn)是：不需要環(huán)流電抗器，沒有附加的環(huán)流損耗，可節(jié)省變壓器和晶閘管整流裝置的設(shè)備容量，因換流失敗而造成的事故率低，系統(tǒng)工作可靠性高。 主要缺點(diǎn)是：系統(tǒng)存在關(guān)斷等待時(shí)間和觸發(fā)等待時(shí)間等，造成電流換向死區(qū)較大，降低了系統(tǒng)的快速性。任務(wù)2.3 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng) 2.3.1 數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的組成與工作原理 2.3.2 數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件功能 2.3.3 數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件組成 2.3.4 數(shù)字式與模擬式直流調(diào)速系統(tǒng)的比較 性能調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度動態(tài)性能可靠性調(diào)試難度模擬式低好低難數(shù)字式高稍差高易模塊3：直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)3.1 直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ) 任

9、務(wù)3.2 直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)的主要組成環(huán)節(jié)任務(wù)3.3 SG1731控制的雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析 任務(wù)3.1 直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)3.1.1直流脈寬調(diào)制調(diào)速的基本原理 3.1.2 直流脈寬調(diào)制調(diào)速的組成 任務(wù)3.2 直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)的主要組成環(huán)節(jié)3.2.1 直流脈寬調(diào)制型變換器 3.2.2 直流脈寬觸發(fā)器1直流脈寬調(diào)制器2邏輯電路3隔離電路4驅(qū)動放大電路任務(wù)3.3 SG1731控制的雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析 3.3.1 SG1731控制的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 3.3.2 SG1731控制的PWM-M系統(tǒng)的工作原理模塊4：位置隨動系統(tǒng)任務(wù)4.1 位置隨動系統(tǒng)的概述

10、 任務(wù)4.2 位置隨動系統(tǒng)的主要部件任務(wù)4.3 小功率晶閘管交流調(diào)壓位置隨動系統(tǒng)實(shí)例讀圖分析 任務(wù)4.1 位置隨動系統(tǒng)概述4.1.1 位置隨動系統(tǒng)的組成與工作原理4.1.2 位置隨動系統(tǒng)的特點(diǎn)及與調(diào)速系統(tǒng)的比較 調(diào)速系統(tǒng)的給定量是恒值，希望輸出量能穩(wěn)定，因此系統(tǒng)的抗干擾能力往往顯得十分重要。而位置隨動系統(tǒng)中的位置指令是經(jīng)常變化的，要求輸出量準(zhǔn)確跟隨給定量的變化，所以輸出響應(yīng)的快速性、平穩(wěn)性、靈活性和準(zhǔn)確性成了位置隨動系統(tǒng)的主要特征。 位置隨動系統(tǒng)多數(shù)為閉環(huán)系統(tǒng)（目前也有精度較高的開環(huán)系統(tǒng)），這種系統(tǒng)一般是在調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上外加位置負(fù)反饋環(huán)節(jié)，因此位置隨動系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上往往比調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜一些。位置

11、負(fù)反饋環(huán)是位置隨動系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)特征。 位置隨動系統(tǒng)的供電電路是可逆的，使系統(tǒng)的負(fù)載可以正反兩個方向轉(zhuǎn)動，以消除正或負(fù)的位置偏差。而調(diào)速系統(tǒng)可以存在不可逆系統(tǒng)。 任務(wù)4.2 位置隨動系統(tǒng)的主要部件4.2.1 位置檢測元件1伺服電位器2自整角機(jī)3旋轉(zhuǎn)變壓器 4感應(yīng)同步器5光電編碼盤4.2.2 相敏整流與濾波裝置4.2.3 放大電路4.2.4 執(zhí)行裝置1直流伺服電動機(jī)2交流伺服電動機(jī)任務(wù)4.3 小功率晶閘管交流調(diào)壓位置隨動系統(tǒng)實(shí)例讀圖分析 4.3.1 系統(tǒng)組成 4.3.2 系統(tǒng)工作原理模塊5：交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)5.1 交流調(diào)速系統(tǒng)的概述 任務(wù)5.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識任務(wù)5.3 脈

12、寬調(diào)制變頻器在U/f控制方式下的變頻調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)5.4 矢量控制系統(tǒng)任務(wù)5.5 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)任務(wù)5.6 數(shù)字式通用變頻器及其應(yīng)用任務(wù)5.1 交流調(diào)速系統(tǒng)的概述5.1.1 交流電動機(jī)調(diào)速的基本方法與特點(diǎn) 5.1.2 交流異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本類型 按轉(zhuǎn)差功率是否消耗，把交流調(diào)速系統(tǒng)分為三大類：5.1.3交流調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 節(jié)能性 主要考核調(diào)速系統(tǒng)的效率，平均不低于85%。 可靠性 電動機(jī)和控制裝置的故障率低，過載能力強(qiáng)。 經(jīng)濟(jì)性 價(jià)格相對低廉，維護(hù)費(fèi)用小，投資回收期短。 轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng) 任務(wù)5.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識5.2

13、.1功率變頻裝置（變頻器/變頻電源）的分類與特點(diǎn)1. 交-交變頻器2. 交-直-交變頻器5.2.2 變頻調(diào)速的基本控制方式U/f控制方式及其機(jī)械特性1U/f控制方式2矢量控制方式3直接轉(zhuǎn)矩控制方式任務(wù)5.3 脈寬調(diào)制（SPWM）變頻器在U/f控制方式下的變頻調(diào)速系統(tǒng)5.3.1 SPWM變頻電源 5.3.2 SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)5.4 矢量控制系統(tǒng)5.4.1 矢量變換（VC）控制思路5.4.2 矢量變換規(guī)律5.4.3 異步電動機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型下的電磁轉(zhuǎn)矩5.4.4 異步電動機(jī)磁場定向變頻調(diào)速系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)5.4.5 異步電動機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)5.5 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)5.5.1直接轉(zhuǎn)矩控

14、制技術(shù)的特點(diǎn) 直接轉(zhuǎn)矩控制是直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。 直接轉(zhuǎn)矩控制的磁場定向采用的是定子磁鏈軸，只要知道定子電阻就可以把它觀測出來。 直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的概念來分析三相交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制各物理量，使問題變得簡單明了。 直接轉(zhuǎn)矩控制強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制效果。 實(shí)際應(yīng)用表明，采用直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，電動機(jī)磁場接近圓形，諧波小，損耗低，噪聲及溫升均比一般逆變器驅(qū)動的電機(jī)小得多。 5.5.2直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)的基本思想 5.5.3 直接轉(zhuǎn)矩控制交流變頻調(diào)速裝置實(shí)例（閱讀材料）任務(wù)5.6數(shù)字式通用變頻器及其應(yīng)用5.6.1

15、數(shù)字式通用變頻器的結(jié)構(gòu)1外部結(jié)構(gòu) 2內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理介紹 5.6.2通用變頻器的銘牌參數(shù) 5.6.3 通用變頻器的選擇 簡易通用型變頻器簡易通用型變頻器一般采用Uf控制方式，主要以風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵等為控制對象，其節(jié)能效果顯著，成本較低。 多功能通用型變頻器隨著工業(yè)企業(yè)自動化技術(shù)的不斷應(yīng)用，自動倉庫、升降機(jī)、搬運(yùn)系統(tǒng)等的高效化、低成本化及小型CNC機(jī)床、擠壓成型機(jī)、紡織及膠片機(jī)械的高速化、高效率化、高精度化等已日趨重要，選用多功能變頻器可滿足這些具有一定特殊要求的驅(qū)動需要。 高性能通用型變頻器經(jīng)過十余年的發(fā)展，目前矢量控制的變頻器已通用化、實(shí)用化。矢量控制回路的數(shù)字化以及參數(shù)自調(diào)整功能的引入，

16、使得變頻器自適應(yīng)等功能更加充實(shí)，特別是無速度傳感器矢量控制技術(shù)的實(shí)用化，使得高性能的采用矢量控制方式的通用變頻器的應(yīng)用日益廣泛，目前這類變頻器主要應(yīng)用于擠壓成型機(jī)，電線、橡膠制造等設(shè)備的驅(qū)動需要。 5.6.4 通用變頻器的運(yùn)行與調(diào)試 1通電前的檢查 接線、外觀檢查對電源電壓、電動機(jī)和變頻器控制信號進(jìn)行測試2.系統(tǒng)功能設(shè)定3.試運(yùn)行4.控制端子外部信號操作5.6.5 通用變頻器應(yīng)用實(shí)例 1系統(tǒng)主電路 2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3變頻器的功能設(shè)定 按圖9-40接線完成后，變頻器通電，可根據(jù)本系統(tǒng)的工藝情況進(jìn)行變頻器的功能設(shè)定。 最大頻率：50 Hz。 最小頻率：0 Hz。 基本頻率：50 Hz。 額定電壓：

17、380 V。 加速時(shí)間：15 S。 減速時(shí)間：15 S。 過載保護(hù)倍數(shù)：105。 轉(zhuǎn)矩限制：150。 轉(zhuǎn)矩矢量控制：不動作。其它功能按照變頻器出廠設(shè)定值設(shè)定。模塊6：交直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)與檢修 任務(wù)6.1 交直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行 任務(wù)6.2 電氣調(diào)速系統(tǒng)維護(hù) 任務(wù)6.3 電氣流調(diào)速系統(tǒng)檢修 任務(wù)6.1 交直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行6.1.1 電氣調(diào)速系統(tǒng)使用規(guī)程 調(diào)速系統(tǒng)必須由專職操作人員進(jìn)行操作； 操作人員都必須經(jīng)過專門的技術(shù)培訓(xùn)，熟悉所操作設(shè)備的機(jī)械、電氣、液壓、氣動等部分的應(yīng)用環(huán)境及加工條件等； 系統(tǒng)操作人員必須具備一定的操作水平； 操作人員應(yīng)掌握一定的調(diào)速系統(tǒng)的基本知識； 操作人員要掌握操作現(xiàn)場

18、制定的操作規(guī)程，并嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程； 操作人員要掌握由廠家提供的設(shè)備使用說明書中的操作步驟和要求，嚴(yán)格按照說明書規(guī)定的，正確、合理地使用調(diào)速系統(tǒng)； 操作人員不得動用非正常操作所需的設(shè)備； 調(diào)速控制設(shè)備要可靠接地，在使用過程中如果有漏電現(xiàn)象應(yīng)立即斷電并通知相關(guān)維修人員進(jìn)行處理； 操作人員如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作異常，應(yīng)及時(shí)斷電，并立即通知有關(guān)維修人員進(jìn)行處理，以免造成重大事故。 6.1.2 電氣調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程 系統(tǒng)運(yùn)行操作人員必須穿著必要的保護(hù)裝置； 操作人員不得無故遲到、早退以及工作中脫離現(xiàn)場； 操作人員應(yīng)保持操作現(xiàn)場的安靜、整潔，不得把食品、飲料、易燃物品帶進(jìn)操作現(xiàn)場； 系統(tǒng)使用前，操作人員應(yīng)認(rèn)真檢查所需設(shè)備是否完好、齊全，如有缺損，應(yīng)及時(shí)報(bào)告； 操作前操作人員應(yīng)檢查設(shè)備是否連接可靠，如有問題及時(shí)報(bào)告； 操作人員應(yīng)分工明確，并注意操作過程中協(xié)調(diào)工作； 操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)備操作步驟執(zhí)行各項(xiàng)工作，仔細(xì)觀察操作現(xiàn)場的工作現(xiàn)象，觀察工作現(xiàn)場儀器、儀表等設(shè)備輸出值，做好記錄，不得偽造結(jié)果； 在操作中，要愛護(hù)儀器、設(shè)備，不準(zhǔn)擅自動用與本操作無關(guān)的其它設(shè)備； 在操作中如遇突發(fā)事件，應(yīng)及時(shí)斷電，并報(bào)告給維修單位進(jìn)行處理，