電力拖動(dòng)直流篇復(fù)習(xí)

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1、直流部分復(fù)習(xí)開環(huán)機(jī)械特性；閉環(huán)靜特性閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)速度的影響PI調(diào)節(jié)器的特性及在雙閉環(huán)系統(tǒng)中的作用典Ⅰ，Ⅱ型系統(tǒng)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)可逆系統(tǒng)的環(huán)流及抑制可逆系統(tǒng)的制動(dòng)過程（三個(gè)階段）單閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算（D，S，Kp等計(jì)算）雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8/9/20211直流調(diào)速系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)—運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)第1篇8/9/20212根據(jù)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方程直流調(diào)速方法有三種方法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U；（2）減弱勵(lì)磁磁通?；（3）改變電樞回路電阻R。8/9/20213第2章轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)—運(yùn)動(dòng)控

2、制系統(tǒng)8/9/20214內(nèi)容提要直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真8/9/202152.1.1晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)圖2－1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8/9/20216在理想情況下，Ud和Uc之間呈線性關(guān)系：（2-1）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)。8/9/20217(2-2)式中E——電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)(V)；id——

3、整流電流瞬時(shí)值(A)；L——主電路總電感(H)；R——主電路總電阻(Ω),；瞬時(shí)電壓平衡方程式8/9/20218圖2-2V-M系統(tǒng)主電路的等效電路圖8/9/202193．晶閘管整流器-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（2-7）式中，Ce——電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)8/9/202110圖2-5電流連續(xù)時(shí)V-M系統(tǒng)的機(jī)械特性8/9/202111圖2－6V-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。8/9/202112傳遞函數(shù)的近似處理

4、按泰勒級(jí)數(shù)展開，可得依據(jù)工程近似處理的原則，可忽略高次項(xiàng)，把整流裝置近似看作一階慣性環(huán)節(jié)（2-16）8/9/202113圖2－9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8/9/2021142.2.1轉(zhuǎn)速控制的要求和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)1、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之比稱為調(diào)速范圍，用字母D表示，即（2-27）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。8/9/2021152、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

5、載增加到額定值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落ΔnN與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比：（2-28）用百分?jǐn)?shù)表示（2-29）8/9/202116靜差率與機(jī)械特性硬度的區(qū)別圖2-14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額定速降相同，特性a和b的靜差率不相同。8/9/2021173.調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系（2-30）對(duì)于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，ΔnN值是定值。要求s值越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍D也越小。一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。8/9/202118圖2－15開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖2.2.2直

6、流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性8/9/202119機(jī)械特性開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)關(guān)系如下：電力電子變換器直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性為（2-31）8/9/202120圖2-16開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖8/9/2021212.3.1轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型圖2-18帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖1．轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性8/9/202122穩(wěn)態(tài)關(guān)系電壓比較環(huán)節(jié)比例調(diào)節(jié)器測(cè)速反饋環(huán)節(jié)電力電子變換器直流電動(dòng)機(jī)Kp——比例調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)α——轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)（V·min/r）8/9/202123靜特性方程式（2

7、-32）式中:——閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表示閉環(huán)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流（或轉(zhuǎn)矩）間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。8/9/202124圖2-17開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性8/9/202125KpKs?1/CeU*nUc?UnEnUd0Un++-IdR-UnKs閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖圖2-19轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（a）閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)8/9/202126比例放大器的傳遞函數(shù)電力電子變換器的傳遞函數(shù)測(cè)速反饋的傳遞函數(shù)(2-33)（2-42）(2-43)2．轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型8/9/202127圖2

8、-20他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在額定勵(lì)磁下的等效電路假定主電路電流連續(xù)，動(dòng)態(tài)電壓方程：(2-34)忽略粘性摩擦及彈性轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)軸上的動(dòng)力學(xué)方程：(2-35)8/9/202128額定勵(lì)磁下的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩分別為(2-36)(2-37)——包括電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，（N·m