1、帶弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)1.調(diào)壓愚弱磁配合控制方式 在他勵直流電動機(jī)的調(diào)速方法中，前面討論的調(diào)電壓方法是從基速（即額定轉(zhuǎn)速 nN ）向下調(diào)速。 如果需要從基速向上調(diào)速，則要采用弱磁調(diào)速的方法，通過降低勵磁電流，以減弱磁通來提高轉(zhuǎn)速。1.1. 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 按照電力拖動原理，在不同轉(zhuǎn)速下長期運行時，為了充分利用電機(jī)，都應(yīng)使電樞電流達(dá)到其額定值 IN。于是，由于電磁轉(zhuǎn)矩 Te = KmF Id，在調(diào)壓調(diào)速范圍內(nèi)，因為勵磁磁通不變，容許的轉(zhuǎn)矩也不變，稱作“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式”。1.2. 恒功率調(diào)速方式 而在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，磁通越弱，容許的轉(zhuǎn)矩不得不減少，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積則不變，即容許功率不變

2、，是為“恒功率調(diào)速方式”。由此可見，所謂“恒轉(zhuǎn)矩”和“恒功率”調(diào)速方式，是指在不同運行條件下，當(dāng)電樞電流達(dá)到其額定值 IN 時，所容許的轉(zhuǎn)矩或功率不變，是電機(jī)能長期承受的限度。實際的轉(zhuǎn)矩和功率究竟有多少，還要由其具體的負(fù)載來決定。恒轉(zhuǎn)矩類型的負(fù)載適合于采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而恒功率類型的負(fù)載更適合于恒功率的調(diào)速方式。但是，直流電機(jī)允許的弱磁調(diào)速范圍有限，一般電機(jī)不超過 1:2 ，專用的“調(diào)速電機(jī)”也不過是 1:3 或 1:4 。1.調(diào)壓和弱磁配合控制 當(dāng)負(fù)載要求的調(diào)速范圍更大時，就不得不采用調(diào)壓和弱磁配合控制的辦法，即在基速以下保持磁通為額定值不變，只調(diào)節(jié)電樞電壓，而在基速以上則把電壓保持為額定

3、值，減弱磁通升速，這樣的配合控制特性示于圖1。 電樞電壓與勵磁配合控制特性從圖中可知：調(diào)壓與弱磁配合控制只能在基速以上滿足恒功率調(diào)速的要求，在基速以下，輸出功率不得不有所降低。.非獨立控制勵磁的直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行弱磁控制，調(diào)壓與調(diào)磁的給定裝置不應(yīng)該完全獨立，而是要互相關(guān)聯(lián)的。在基速以下，應(yīng)該在滿磁的條件下調(diào)節(jié)電壓，在基速以上，應(yīng)該在額定電壓下調(diào)節(jié)勵磁，因此存在恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)壓調(diào)速和恒功率的弱磁調(diào)速兩個不同的區(qū)段。 實際運行中，需要選擇一種合適的控制方法，可以在這兩個區(qū)段中交替工作，也應(yīng)該能從一個區(qū)段平滑地過渡到另一個區(qū)段中去，下圖2便是一種已在實踐中證明很方便有效的控制系

4、統(tǒng)，稱作非獨立控制勵磁的調(diào)速系統(tǒng)。圖中的TVD 為 電壓隔離器； AE為 電動勢運算器；AER為 電動勢調(diào)節(jié)器；AFR為勵磁電流調(diào)節(jié)器。圖中電動機(jī)和電樞電壓控制系統(tǒng)仍然采用常規(guī)的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制方式，而勵磁控制采用電動勢和勵磁電流雙閉環(huán)，電動勢調(diào)節(jié)器AER和勵磁電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器。無論是變壓調(diào)速還是弱磁升速，都用同一個給定調(diào)速電位器或者數(shù)字給定信號連續(xù)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速給定電壓和反饋電壓都按轉(zhuǎn)速的高低連續(xù)變化。電樞電壓控制系統(tǒng)和勵磁控制系統(tǒng)通過電動勢運算器AE獲得的電動勢信號聯(lián)系在一起，從變壓調(diào)速轉(zhuǎn)到弱磁升速是依靠這個信號的聯(lián)系自動進(jìn)行的。在變壓調(diào)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速，電動勢反饋信號小于

5、電動勢給定信號，電動勢調(diào)節(jié)器輸出處于飽和狀態(tài)，輸出為最大值使電動機(jī)的勵磁保持為額定勵磁不變，系統(tǒng)完全靠轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制來運行。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時電動勢反饋信號等于電動勢給定信號。若轉(zhuǎn)速升高到額定轉(zhuǎn)速以上，電動勢反饋信號大于電動勢給定信號，AER退飽和使勵磁電流自動減小，實現(xiàn)了弱磁控制。電動勢給定信號設(shè)定為和電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)。2.控制的基本思想 根據(jù) E = KeF n 原理，若能保持電動勢E不變，則減少電動機(jī)的勵磁磁通，可以達(dá)到提高轉(zhuǎn)速的目的。 為此，在勵磁控制系統(tǒng)中引入電動勢調(diào)節(jié)器 AER，利用電動勢反饋，使勵磁系統(tǒng)在弱磁調(diào)速過程中保持電動勢 E 基本不變。2.電動勢的檢測：由于直接

6、檢測電動勢比較困難，因此，采用間接檢測的方法。通過檢測電壓 Ud 和電流 Id，根據(jù) E = Ud RId LdId / dt，由電動勢運算器 AE ，算出電動勢 E 的反饋信號 Ue 。2.電動勢的給定： 由RP2提供基速時電動勢的給定電壓Ue* ，并使。2.控制過程在基速以下調(diào)壓調(diào)速: 設(shè)置 n < 95% nN ， 則，E < 95% UN ； 此時， Ue* > Ue ， AER飽和，相當(dāng)于電勢環(huán)開環(huán)；AER的輸出限幅值設(shè)置為滿磁給定，加到勵磁電流調(diào)節(jié)器AFR，由AFR調(diào)節(jié)保持磁通為額定值；用RPn調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，此時，轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)起控制作用；在基速以上弱磁升速: 調(diào)節(jié)RPn提高轉(zhuǎn)速給定電壓，使轉(zhuǎn)速上升。當(dāng) n > 95% n N 時， E > 95% UN ，使 Ue* < Ue ，AER開始退飽和，減少勵磁電流給定電壓，從而減少勵磁磁通，以提高轉(zhuǎn)速。如果負(fù)載是恒功率負(fù)載，則 Id 和 Ud 都保持滿磁時的穩(wěn)態(tài)值不變；如果是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，則隨著F