1、下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)第第1篇篇直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)直流電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 式中 n轉(zhuǎn)速（r/min）; U電樞電壓（V）； Id電樞電流（A）； R電樞回路總電阻(）； 勵(lì)磁磁通（Wb）； Ke 由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。eKRIUnd下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法 （1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓； （2）減弱勵(lì)磁磁通； （3）改變電樞回路電阻。自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以變壓調(diào)速為主。

2、nnKRIKUKRIUneee0ddddeemmTTKIIK02eeemURnTnnKK K下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1.1.調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速 工作條件： 保持勵(lì)磁 = N ； 保持電阻 R = Ra 調(diào)節(jié)過(guò)程： 改變電壓 UN U U n ， n0 調(diào)速特性： 轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械特性曲線平行下移。U 1n1U 2n2U 3n3nn0OI/TeILUNnN調(diào)壓調(diào)速特性曲線nnKRIKUKRIUneee0dd下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)2.調(diào)阻調(diào)速調(diào)阻調(diào)速 工作條件： 保持勵(lì)磁 = N ； 保持電壓 U =UN ； 調(diào)節(jié)過(guò)程： 增加電阻

3、Ra R R n ，n0不變； 調(diào)速特性： 轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械特性曲線變軟。R 1n1R 2n2R 3n3nn0OI/TeILR anN調(diào)阻調(diào)速特性曲線nnKRIKUKRIUneee0dd下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)3.3.調(diào)磁調(diào)速調(diào)磁調(diào)速 工作條件： 保持電壓 U =UN ； 保持電阻 R = R a ； 調(diào)節(jié)過(guò)程： 減小勵(lì)磁 N n ， n0 調(diào)速特性： 轉(zhuǎn)速上升，機(jī)械特性曲線變軟。 1n1 2n2 3n3nn0OTeTL NnN調(diào)壓調(diào)速特性曲線nnTKKRKUKRIUnemeee02d額定運(yùn)行條件下，電機(jī)磁路接近飽和，增大每極磁通是難以做到的，改變磁通，都是減少

4、磁通。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 三種調(diào)速方法的性能與比較 改變電阻只能有級(jí)調(diào)速； 減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，在基速以上作小范圍的弱磁升速。 調(diào)壓調(diào)速能在較大的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，電樞電流應(yīng)小于額定值IN，而電磁轉(zhuǎn)矩 。 在調(diào)壓調(diào)速范圍內(nèi)，勵(lì)磁磁通不變，容許的輸出轉(zhuǎn)矩也不變，稱(chēng)作“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式方式”。dmeICTedKRIUn不變不變不變下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)恒功率調(diào)速方式恒功率調(diào)速方式 在弱磁調(diào)

5、速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，磁通越弱，容許輸出轉(zhuǎn)矩減小，而容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積則不變，即容許功率不變，為“恒功率調(diào)速方式恒功率調(diào)速方式”。meMTP電磁功率：電磁轉(zhuǎn)矩：edKRIUndmeICT越高越弱越弱越小下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)兩種調(diào)速方式：兩種調(diào)速方式：TeNnNnmax變電壓調(diào)速弱磁調(diào)速UNUPPTeUnO兩種調(diào)速方式下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)第第1章章 可控直流電源可控直流電源-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 相控整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1.1 相

6、控整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)圖14 晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）原理圖下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) V-M系統(tǒng)工作原理 晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)V-M系統(tǒng)），圖中VT是晶閘管可控整流器，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 Uc 來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓Ud ，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) V-M系統(tǒng)的特點(diǎn) 晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在10 4 以上，其門(mén)極電流可以直接用晶體管來(lái)控制。 控制的快速性，晶閘管整流器是毫秒級(jí)，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回

7、返回上一頁(yè)上一頁(yè) V-M系統(tǒng)的問(wèn)題 由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。 晶閘管對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)高的du/dt與di/dt 都十分敏感，若超過(guò)允許值會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞器件。 由諧波與無(wú)功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，造成“電力公害”。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)在理想情況下，Ud和Uc之間呈線性關(guān)系：式中， Ud平均整流電壓， Uc 控制電壓， Ks晶閘管整流器放大系數(shù)。csdUKU1.1.2 1.1.2 相控整流器相控整流器- -電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的特殊問(wèn)題電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的特殊問(wèn)題下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)實(shí)

8、際V-M系統(tǒng)的幾個(gè)主要問(wèn)題：（1）觸發(fā)脈沖相位控制。（2）電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)。（3）抑制電流脈動(dòng)的措施。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1觸發(fā)脈沖相位控制 調(diào)節(jié)控制電壓Uc， 移動(dòng)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位， 改變可控整流器VT輸出瞬時(shí)電壓ud的波形，以及輸出平均電壓Ud的數(shù)值。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)脈沖相位，可改變可控整流器輸出電壓的波形。 整流器輸出電壓瞬時(shí)值ud 呈周期性變化。1觸發(fā)脈沖相位控制下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)ud0IdE 等效電路分析等效電路分析 把整流裝

9、置內(nèi)阻移到裝置外邊，看成是其負(fù)載電路電阻的一部分。 ud0為整流電壓理想空載瞬時(shí)值 。圖1-7 V-M系統(tǒng)主電路的等效電路圖 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 式中式中 電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)（電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)（V）；）； 整流電流瞬時(shí)值（整流電流瞬時(shí)值（A）；）； 主電路總電感（主電路總電感（H）；）； 主電路等效電阻（主電路等效電阻（ ），）， R = Rrec + Ra + RL。EidLR 瞬時(shí)電壓平衡方程瞬時(shí)電壓平衡方程tiLRiEuddddd0(1- 4)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)單相橋式全控整流電路2OtOtOtudidi2OtOt

10、uVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u帶阻感負(fù)載的工作情況帶阻感負(fù)載的工作情況 cos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系整流電壓平均值整流電壓平均值晶閘管承受的最大晶閘管承受的最大正反向電壓正反向電壓22U輸出電壓輸出電壓ud一周期一周期脈動(dòng)脈動(dòng)2次次下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)三相半波可控整流電路 L值很大值很大整流電流整流電流id的波形基本是平直的的波形基本是平直的udiaabcOt 整流電壓平均值整流電壓平均值cos17.12dUU晶閘管承受的最大晶閘管承受的最大正反向電壓正反向電壓2

11、2U輸出電壓輸出電壓ud一周期一周期脈動(dòng)脈動(dòng)3次次下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)三相橋式可控整流電路整流電壓平均值整流電壓平均值晶閘管承受的最大晶閘管承受的最大正反向電壓正反向電壓輸出電壓輸出電壓ud一周期一周期脈動(dòng)脈動(dòng)6次次ud1 = 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOidt1uaubuccos34.2)(sin63123232UttdUUd232U下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)整流電壓的平均值計(jì)算整流電壓的平均值計(jì)算 ud0在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為理想空載整流電壓平均值Ud0 。 觸發(fā)脈沖控制角；

12、 Um 交流電源線電壓峰值（V）；m交流電源一周內(nèi)整流電壓脈波數(shù)。 cossinmd0mUmU下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)整流與逆變狀態(tài)整流與逆變狀態(tài) 當(dāng) 0 0 ，整流狀態(tài)，電功率從交流側(cè)輸送到直流側(cè)； 當(dāng) /2 max 時(shí)， Ud0 0 ，有源逆變狀態(tài)，電功率反向傳送。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)mU22U22U26U0dUcos9 . 02Ucos17. 12Ucos34. 22U整流電路 單相全波 三相半波三相橋式（全波）m236表2-1不同整流電路的整流電壓波峰值、脈沖數(shù)及平均整流電壓下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄

13、返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù) 在整流變壓器二次側(cè)額定相電壓u2的瞬時(shí)值大于反電動(dòng)勢(shì)E時(shí)，晶閘管才可能被觸發(fā)導(dǎo)通。 導(dǎo)通后如果u2降低到E以下，靠電感作用可以維持電流id繼續(xù)流通。 由于電壓波形的脈動(dòng)，造成了電流波形的脈動(dòng)。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)OuaubucudOiaibicictEUdtOuaubucudOiaibicicEUdudttudidida）電感量大，且負(fù)載電流也足夠大時(shí)，電流連續(xù)b）電感量小或負(fù)載輕時(shí)，電流斷續(xù)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)帶負(fù)載單相全控橋式整流電

14、路的輸出電壓和電流波形在Id上升階段，電感儲(chǔ)能；在Id下降階段，電感中的能量將釋放出來(lái)維持電流連續(xù)。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖15 V-M系統(tǒng)的電流波形 （b）電流斷續(xù)當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，電感中的儲(chǔ)能較少，等到Id下降到零時(shí)，造成電流波形斷續(xù)。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 電流脈動(dòng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，為了避免或減輕這種影響，須采用抑制電流脈動(dòng)的措施，主要是：設(shè)置平波電抗器：增加整流電路相數(shù)；采用多重化技術(shù)。min2693. 0dIUL （三相橋式整流)mindI最小連續(xù)電流（A），一般取為電動(dòng)機(jī)額定電流的510。 抑制電流脈動(dòng)的措施 2m

15、in1.46dULI（三相半波整流)2min2.87dULI（單相橋式整流)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)（2）多重化整流電路MLTVT12c1b1a1c2b2a2LP 如圖電路為由2個(gè)三相橋并聯(lián)而成的12脈波整流電路，使用了平衡電抗器來(lái)平衡2組整流器的電流。并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的12脈波整流電路M下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1.相控整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性 當(dāng)電流波形連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性方程式為式中，Ce電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)NeeKC)cossin(1)(1dmed0deRImUmCRIUCn1.1.3 1.1.3 相控

16、整流器直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性相控整流器直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性及數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)模型deUI RnK下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)（1 1）電流連續(xù)情況）電流連續(xù)情況 改變控制角，得一族平行直線，這和直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的特性很相似，如圖1-3所示。 圖中電流較小的部分畫(huà)成虛線，表明這時(shí)電流波形可能斷續(xù)，式（1-9）已經(jīng)不適用了。圖1-3 電流連續(xù)時(shí)V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性 n = Id R / CenIdILO下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 三相半波整流電路電流斷續(xù)時(shí)機(jī)械特性 一個(gè)電流脈波的導(dǎo)通角， 2/3 阻抗角2)6cos()6cos(22

17、32e2dnUCRUI)e1 (e )6sin()6sin(cos2ctgectg2CUnRLarctg（2 2）電流斷續(xù)情況）電流斷續(xù)情況當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)，由于非線性因素，機(jī)械特性方程要復(fù)雜得多。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖116 V-M系統(tǒng)機(jī)械特性在電流連續(xù)區(qū)，顯示出較硬的機(jī)械特性；在電流斷續(xù)區(qū)，機(jī)械特性很軟，理想空載轉(zhuǎn)速翹得很高。 電流斷續(xù)區(qū)與電流連續(xù)區(qū)的分界線是 的曲線，當(dāng) 時(shí)，電流便開(kāi)始連續(xù)了。 一個(gè)電流脈波的導(dǎo)通角。 3232下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 2晶閘管觸發(fā)電路和整流裝置的數(shù)學(xué)模型1.1.3 1.1.3 相控整流

18、器直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性相控整流器直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性及數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)模型 在進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)時(shí)，可以把晶閘管觸發(fā)和整流裝置當(dāng)作系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)看待。 進(jìn)行直流調(diào)速系統(tǒng)分析或設(shè)計(jì)時(shí)，須事先求出這個(gè)環(huán)節(jié)的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 2晶閘管觸發(fā)電路和整流裝置的數(shù)學(xué)模型 晶閘管觸發(fā)電路和整流電路的特性是非線性的。 在設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，只能在一定的工作范圍內(nèi)近似地看成線性環(huán)節(jié)， 得到了它的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)后，用線性控制理論分析整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)。1.1.3 1.1.3 相控整流器直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性相控整流器直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性及數(shù)學(xué)模型

19、及數(shù)學(xué)模型下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)放大系數(shù)的計(jì)算圖1-7 晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出特性和Ks的測(cè)定cdsUUK下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n晶閘管觸發(fā)和整流裝置的輸入量是Uc，輸出量是Ud，晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)Ks可由工作范圍內(nèi)的特性斜率決定 。n如果沒(méi)有得到實(shí)測(cè)特性，也可根據(jù)裝置的參數(shù)估算。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 如果不可能實(shí)測(cè)特性，只好根據(jù)裝置的參數(shù)估算。 例如： 設(shè)觸發(fā)電路控制電壓的調(diào)節(jié)范圍為 Uc = 010V 相對(duì)應(yīng)的整流電壓的變化范圍是 Ud = 0220V 可取 K

20、s = 220/10 = 22 晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)估算下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)失控時(shí)間和純滯后環(huán)節(jié) 滯后作用是由晶閘管整流裝置的失控時(shí)間引起的。 失控時(shí)間是個(gè)隨機(jī)值。 最大失控時(shí)間是兩個(gè)相鄰自然換相點(diǎn)之間的時(shí)間，它與交流電源頻率和晶閘管整流器的類(lèi)型有關(guān)。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)u2udUctt10Uc1Uc21tt00022Ud01Ud02TsOOOO晶閘管觸發(fā)與整流失控時(shí)間分析下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)最大失控時(shí)間 mf1Tmaxs平均失控時(shí)間 maxssT21T 式中，f 交流電

21、源頻率(Hz)， m 一周內(nèi)整流電壓的脈 波數(shù)。失控時(shí)間是隨機(jī)的，最大可能的失控時(shí)間就是兩個(gè)相鄰自然換相點(diǎn)之間的時(shí)間，與交流電源頻率和整流電路形式有關(guān)，由下式確定下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)整流電路形式最大失控時(shí)間 Tsmax(ms)平均失控時(shí)間 Ts(ms)單相半波單相橋式（全波）三相半波三相橋式20106.673.331053.331.67表2-2 晶閘管整流器的失控時(shí)間（f=50Hz） 在一般情況下，可取其統(tǒng)計(jì)平均值 Ts = Tsmax /2，并認(rèn)為是常數(shù)。 也可按最嚴(yán)重的情況考慮，取Ts = Tsmax 。mf1TmaxsmaxssT21T 下一頁(yè)下一頁(yè)

22、總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)晶閘管觸發(fā)電路與整流裝置的傳遞函數(shù) 滯后環(huán)節(jié)的輸入為階躍信號(hào)1(t)，輸出要隔一定時(shí)間后才出現(xiàn)響應(yīng)1(t-Ts)。 輸入輸出關(guān)系為： )( 10scsdTtUKUn 經(jīng)拉氏變換得傳遞函數(shù)為sTscdsseKsUsUsW)()()(0下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)傳遞函數(shù)的近似處理 按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得 33s22ssssTssTsssT! 31sT! 21sT1KeKeK)s(Wss 依據(jù)工程近似處理的原則，當(dāng)系統(tǒng)的截止頻率滿足可忽略高次項(xiàng)，把整流裝置近似看作一階慣性環(huán)節(jié) sT1K)s(Wsss13csT下一頁(yè)下一頁(yè)總目

23、錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)傳遞函數(shù)的近似處理?xiàng)l件的推導(dǎo)如下22332233()111()()2!3!11(1)()26ssT jssssT jsssssssKKWjK eeT jTjTjKTj TT 近似為一階慣性的條件是工程上一般將1量化為1/1013csT22112sT222222111112210512.24sssbsTTTT 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)傳遞函數(shù)的近似處理 為系統(tǒng)閉環(huán)特性的帶寬。 由于常用系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性討論系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)，習(xí)慣采用截止頻率 。但截止頻率小于相應(yīng)的閉環(huán)特性的帶寬，所以工程上將c112.243bssTT改為b

24、csT1K)s(Wsss13csT當(dāng)時(shí)，下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖19 晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖準(zhǔn)確的近似的下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1.2 直流直流PWM變換器變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 全控型電力電子器件問(wèn)世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開(kāi)關(guān)控制方式, 形成了脈寬調(diào)制變換器-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。 與V-M系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性。 直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，特別在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中，已經(jīng)完全取代了V-M系統(tǒng)。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目

25、錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1PWM變換器的工作狀態(tài)和電壓、電流波形 脈寬調(diào)制變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 PWM變換器電路有多種形式，總體上可分為不可逆與可逆兩大類(lèi)。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1. 不可逆PWM變換器（1）簡(jiǎn)單的不可逆）簡(jiǎn)單的不可逆PWM變換器變換器 簡(jiǎn)單的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主電路原理圖如圖1-10所示，功率開(kāi)關(guān)器件可以是任意一種全控型開(kāi)關(guān)器件，這樣的電路又稱(chēng)直流降壓斬波器。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總

26、目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖1-10簡(jiǎn)單的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) VDUs+UgCVTidM+_E（a）電路原理圖 M 主電路結(jié)構(gòu)21下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)工作狀態(tài)與波形在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)， 當(dāng)0 t ton時(shí)，Ug為正，VT導(dǎo)通，電源電壓通過(guò)VT加到電動(dòng)機(jī)電樞兩端； 當(dāng)ton t T 時(shí)， Ug為負(fù)，VT關(guān)斷，電樞失去電源，經(jīng)VD續(xù)流。U, iUdEidUsttonT0圖1-10b 電壓和電流波形O下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓為 改變占空比 ，即可實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。

27、令 為PWM電壓系數(shù)，則在不可逆PWM變換器中ssondUUTtU10sdUU下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)（2）有制動(dòng)的不可逆PWM變換器電路 在簡(jiǎn)單的不可逆電路中電流不能反向，因而沒(méi)有制動(dòng)能力，只能作單象限運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)，必須為反向電流提供通路，如圖1-11a所示的雙管交替開(kāi)關(guān)電路。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖1-11a 有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器 主電路結(jié)構(gòu)M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E4123CUs+MVT2Ug2VT1Ug1當(dāng)VT1 導(dǎo)通時(shí)，流過(guò)正向電流 + id ，VT2 導(dǎo)通時(shí)，流過(guò) id 。應(yīng)注

28、意，這個(gè)電路還是不可逆的，只能工作在第一、二象限， 因?yàn)槠骄妷?Ud 并沒(méi)有改變極性。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)一般電動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形 在一般電動(dòng)狀態(tài)中，id始終為正值（其正方向示于圖1-11(a)中）。 在0tton期間，VT1導(dǎo)通，VT2關(guān)斷。電流id沿圖中的回路1流通。 在tontT期間，VT1關(guān)斷，id沿回路2經(jīng)二極管VD2續(xù)流。 VT1和VD2交替導(dǎo)通， VT2和VD1始終關(guān)斷。 一般電動(dòng)狀態(tài)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)制動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形 1gU的正脈沖比負(fù)脈沖窄 ， dUE di始終為負(fù)。 制動(dòng)狀態(tài)下一頁(yè)下

29、一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)制動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形 在tontT期間，Vg2為正，VT2導(dǎo)通，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的作用下，反向電流沿回路3能耗制動(dòng)。 在TtT+ton（即下一周期的0tton）期間，Vg2為負(fù)， VT2關(guān)斷，-id沿回路4經(jīng)VD1續(xù)流，向電源回饋能量。 VT2和VD1交替導(dǎo)通， VT1和VD2始終關(guān)斷。 制動(dòng)狀態(tài)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)工作狀態(tài)與波形 輕載電動(dòng)狀態(tài) 有一種特殊情況，即輕載電動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)平均電流較小，以致在關(guān)斷后經(jīng)續(xù)流時(shí)，還沒(méi)有到達(dá)周期 T ，電流已經(jīng)衰減到零，此時(shí)，因而兩端電壓也降為零，便提前導(dǎo)通了，使電流方

30、向變動(dòng)，產(chǎn)生局部時(shí)間的制動(dòng)作用。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E4123CUs+MVT2Ug2VT1Ug1 輕載電動(dòng)狀態(tài)，一個(gè)周期分成四個(gè)階段： 第1階段，VD1續(xù)流，電流 id 沿回路4流通； 第2階段，VT1導(dǎo)通，電流 id 沿回路1流通； 第3階段，VD2續(xù)流，電流 id 沿回路2流通； 第4階段，VT2導(dǎo)通，電流 id 沿回路3流通。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 在1、4階段，電動(dòng)機(jī)流過(guò)負(fù)方向電流，電機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)； 在2、3階段，電動(dòng)機(jī)流過(guò)正方向電流，電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。 因此，在輕

31、載時(shí)，電流可在正負(fù)方向之間脈動(dòng)，平均電流等于負(fù)載電流，其輸出波形見(jiàn)圖1-11d。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 圖1-11(a)所示電路之所以為不可逆是因?yàn)槠骄妷篣d始終大于零，電流雖然能夠反向，而電壓和轉(zhuǎn)速仍不能反向。 如果要求轉(zhuǎn)速反向，需要再增加VT和VD，構(gòu)成可逆的PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)2. 橋式可逆PWM變換器 可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式（亦稱(chēng)H形）電路，如圖1-12所示。 這時(shí)，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓的極性隨開(kāi)關(guān)器件柵極驅(qū)動(dòng)電壓

32、極性的變化而改變，其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，這里只著重分析最常用的雙極式控制的可逆PWM變換器。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖1-12 橋式可逆PWM變換器n H形主電路結(jié)構(gòu)+UsUg4M+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT3132AB4MVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 雙極式控制方式（1）正向運(yùn)行： 第1階段，在 0 t ton 期間， Ug1 、 Ug4為正， VT1 、 VT4導(dǎo)通， Ug2 、 Ug3為負(fù)，VT2 、 VT3截止

33、，電流 id 沿回路1流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = +Us ；+UsM+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1UgVT1VT2VT4VT31ABMVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 雙極式控制方式（1）正向運(yùn)行： 第2階段，在ton t T期間， Ug1 、 Ug4為負(fù)， VT1 、 VT4截止， VD2 、 VD3續(xù)流， 并鉗位使VT2 、 VT3保持截止，電流 id 沿回路2流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = Us ；+UsM+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1UgVT1VT2VT4VT312ABMVT1Ug1

34、VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 雙極式控制方式（2）反向運(yùn)行： 第1階段，在 0 t ton 期間， Ug2 、 Ug3為負(fù)，VT2 、 VT3截止， VD1 、 VD4 續(xù)流，并鉗位使 VT1 、 VT4截止，電流 id 沿回路4流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = +Us ；+UsM+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1UgVT1VT2VT4VT3AB4MVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 雙極式控制方式（1）反向運(yùn)行： 第2階段，在ton t T 期間

35、， Ug2 、 Ug3 為正， VT2 、 VT3導(dǎo)通， Ug1 、 Ug4為負(fù)，使VT1 、 VT4保持截止，電流 id 沿回路3流通，電動(dòng)機(jī)M兩端電壓UAB = Us ；+UsM+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1UgVT1VT2VT4VT33ABMVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 輸出波形U, iUdEid+UsttonT0-UsOb) 正向電動(dòng)運(yùn)行波形U, iUdEid+UsttonT0-UsOc) 反向電動(dòng)運(yùn)行波形下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 輸出平均電壓 雙極式控制可逆P

36、WM變換器的輸出平均電壓為（1-19） 如果占空比和電壓系數(shù)的定義與不可逆變換器中相同，則在雙極式控制的可逆變換器中 = 2 1 （1-20）注意：這里 的計(jì)算公式與不可逆變換器中的公式就不一樣了。sonsonsond) 12(UTtUTtTUTtU下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 調(diào)速范圍 調(diào)速時(shí)， 的可調(diào)范圍為01， 1 0.5時(shí)， 為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)； 當(dāng) 0.5時(shí)， 為負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)； 當(dāng) = 0.5時(shí)， = 0 ，電機(jī)停止。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)注注 意：意： 當(dāng)電機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因

37、而電流也是交變的。這個(gè)交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電機(jī)的損耗，這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但它也有好處，在電機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 性能評(píng)價(jià) 雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）電流一定連續(xù)；（2）可使電機(jī)在四象限運(yùn)行；（3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；（4）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1:20000左右；（5）低速時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)

38、上一頁(yè)n 性能評(píng)價(jià)（續(xù)） 雙極式控制方式的不足之處是： 在工作過(guò)程中，4個(gè)開(kāi)關(guān)器件可能都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗大，而且在切換時(shí)可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1.2.2直流直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的電能回饋和泵升電壓調(diào)速系統(tǒng)的電能回饋和泵升電壓 PWM變換器的直流電源通常由交流電網(wǎng)經(jīng)不可控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容C濾波，以獲得恒定的直流電壓。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電能不可能通過(guò)整流裝置送回交流電網(wǎng)，只能向?yàn)V波電容充電，形成直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)特有的電能回饋問(wèn)題。

39、下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 對(duì)濾波電容充電的結(jié)果造成直流側(cè)電壓升高，稱(chēng)作“泵升電壓”。 系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)釋放的動(dòng)能將表現(xiàn)為電容儲(chǔ)能的增加，要適當(dāng)?shù)剡x擇電容的電容量，或采取其它措施，以保護(hù)電力電子開(kāi)關(guān)器件不被泵升電壓擊穿。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1.PWM控制器與變換器的數(shù)學(xué)模型控制器與變換器的數(shù)學(xué)模型圖1-14 PWM控制器與變換器框圖 1.2.3.直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及機(jī)械特性下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1 PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型 圖1-14繪出了PWM控制器和變換器的框圖，其驅(qū)動(dòng)電壓

40、都由 PWM 控制器發(fā)出，PWM控制與變換器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和晶閘管觸發(fā)與整流裝置基本一致。 按照上述對(duì)PWM變換器工作原理和波形的分析，不難看出，當(dāng)控制電壓改變時(shí)，PWM變換器輸出平均電壓按線性規(guī)律變化，但當(dāng)控制電壓Uc改變時(shí)，PWM變換器的輸出電壓要到下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期才能改變，其響應(yīng)會(huì)有延遲，最大的時(shí)延是一個(gè)開(kāi)關(guān)周期 T 。1.2.3.直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及機(jī)械特性下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 因此PWM控制與變換器（簡(jiǎn)稱(chēng)PWM裝置）也可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以寫(xiě)成（1-22）sTKsUsUsWse)()()(scds其中 Ks PWM裝置的放

41、大系數(shù)； Ts PWM裝置的延遲時(shí)間， Ts T0 。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率為10kHz時(shí)，T = 0.1ms ，在一般的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，時(shí)間常數(shù)這么小的滯后環(huán)節(jié)可以近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，因此,（1-23）1)(ssssTKsW與晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 由于采用脈寬調(diào)制，嚴(yán)格地說(shuō)，即使在穩(wěn)態(tài)情況下，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也都是脈動(dòng)的，所謂穩(wěn)態(tài)，是指電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)，機(jī)械特性是平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩（電流）的關(guān)系。2.直流直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械

42、特性調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 采用不同形式的PWM變換器，系統(tǒng)的機(jī)械特性也不一樣。對(duì)于帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路和雙極式控制的可逆電路，電流的方向是可逆的，無(wú)論是重載還是輕載，電流波形都是連續(xù)的，因而機(jī)械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)在就分析這種情況。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 對(duì)于帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路，電壓平衡方程式分兩個(gè)階段 式中 R、L 電樞電路的電阻和電感。 n 帶制動(dòng)的不可逆電路電壓方程EtiLRiUdddd s（0 t ton） （1-24）EtiLRidd0dd（ton t T） （1-25）下一頁(yè)

43、下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 對(duì)于雙極式控制的可逆電路，只在第二個(gè)方程中電源電壓由 0 改為 Us ，其他均不變。于是，電壓方程為EtiLRiUdddds( 0 t ton ) (1-24) n 雙極式可逆電路電壓方程EtiLRiUdddds(ton t T ) (1-25a) 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n 機(jī)械特性方程 按電壓方程求一個(gè)周期內(nèi)的平均值，即可導(dǎo)出機(jī)械特性方程式。無(wú)論是上述哪一種情況，電樞兩端在一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓都是 Ud = Us，只是 與占空比 的關(guān)系不同。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)

44、平均電流和轉(zhuǎn)矩分別用 Id 和 Te 表示，平均轉(zhuǎn)速 n = E/Ce，而電樞電感壓降的平均值 Ldid / dt 在穩(wěn)態(tài)時(shí)應(yīng)為零。 于是，無(wú)論是上述哪一組電壓方程，其平均值方程都可寫(xiě)成 (1-26)nCRIERIUedds下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)機(jī)械特性 機(jī)械特性方程式為 或用轉(zhuǎn)矩表示，式中， 電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)； 理想空載轉(zhuǎn)速，與電壓系數(shù)成正比。dedeesICRnICRCUn0emeemeesTCCRnTCCRCUn0NmmKCesCUn0下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖2-12直流PWM調(diào)速系統(tǒng)（電流連續(xù)）的機(jī)械特

45、性 圖中所示的機(jī)械曲線是電流連續(xù)時(shí)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖2-12直流PWM調(diào)速系統(tǒng)（電流連續(xù)）的機(jī)械特性 圖中僅繪出了第一、二象限的機(jī)械特性，它適用于帶制動(dòng)作用的不可逆電路，雙極式控制可逆電路的機(jī)械特性與此相仿，只是更擴(kuò)展到第三、四象限了。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖2-12直流PWM調(diào)速系統(tǒng)（電流連續(xù)）的機(jī)械特性 對(duì)于電機(jī)在同一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)電流不能反向的電路，輕載時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，把平均電壓抬高，在理想空載時(shí)，Id = 0 ，理想空載轉(zhuǎn)速會(huì)翹到 n0sUs / Ce 。 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄

46、章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1.3調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo) 對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求：（1）調(diào)速在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）穩(wěn)速以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)；（3）加、減速頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。1.3.1 調(diào)速范圍和靜差率下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1、調(diào)速范圍、調(diào)速范圍 生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比稱(chēng)為調(diào)速范圍，用字母D表示，即 nmax和nmin是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速 對(duì)于少

47、數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算D。 在設(shè)計(jì)調(diào)試系統(tǒng)時(shí)，通常視nmax為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nNminmaxnnD 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)2、靜差率、靜差率s 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落nN與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比：用百分?jǐn)?shù)表示 靜差率表示調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度，和機(jī)械特性的硬度有關(guān)。特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度就越高。0nnsN%1000nnsN下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)圖1-16 不同轉(zhuǎn)速下的靜差率 特性a和b的硬度相同， 特性a和b額定速降相

48、同， 特性a和b的靜差率不相同。 靜差率和機(jī)械特性硬度又是有區(qū)別的。一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的機(jī)械特性是互相平行的 。對(duì)于同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低時(shí)，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定度也就越差。0nnsN下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 例如例如：在1000r/min時(shí)降落10r/min，只占1%；在100r/min時(shí)同樣降落10r/min，就占10%； 如果在只有10r/min時(shí)，再降落10r/min，就占100%，這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速全部降落完了。 因此，調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義。調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時(shí)所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。靜差率與機(jī)械特性硬度的區(qū)別（續(xù)）下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)3. D與S的相互約束關(guān)系 設(shè)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為nN，則按照上面分析的結(jié)果，該系統(tǒng)的靜差率應(yīng)該是最低速時(shí)的靜差率，即NminNmin0Nnnnnns