绪论(电力拖动自动控制系统).ppt

第一节1.触发脉冲相位控制2.电流脉动及其波形的连续与断续3.晶闸管整流器-电动机系统的机械特性4.晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数5.晶闸管整流器运行中存在的问题第二节1.PWM变换器的工作状态和电压、电流波形2.直流PWM调速系统的机械特性3.PWM控制器与变换器的动态数学模型4.直流PWM调速系统的电能回馈和泵升电压,第一章,第三节1.调速范围2.静差率3.调速范围、静差率和额定速降之间的关系第四节1.转速反馈控制直流调速系统的静特性2.转速反馈控制直流调速系统的动态数学模型,图1-1运动控制及其相关学科,图1-2运动控制系统及其组成,图1-3恒转矩负载特性a)位能性恒转矩负载b)反抗性恒转矩负载,图1-4恒功率负载特性,图1-5风机、泵类负载特性,3)改变电枢回路电阻R。,图2-1晶闸管整流器-电动机调速系统(V-M系统)原理图,1.触发脉冲相位控制,图2-2V-M系统主电路的等效电路图,1.触发脉冲相位控制,表2-1不同整流电路的整流电压波峰值、脉冲数及平均整流电压,2.电流脉动及其波形的连续与断续,1)增加整流电路相数，或采用多重化技术；2)设置电感量足够大的平波电抗器。,2.电流脉动及其波形的连续与断续,图2-3带R-L-E负载单相全控桥式整流电路的输出电压和电流波形,2.电流脉动及其波形的连续与断续,图2-4V-M系统的电流波形a)电流连续b)电流断续,3.晶闸管整流器-电动机系统的机械特性,图2-5电流连续时V-M系统的机械特性(箭头方向表示增大),3.晶闸管整流器-电动机系统的机械特性,图2-7晶闸管触发与整流装置的输入-输出特性和的测定,4.晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数,图2-8晶闸管触发与整流装置的失控时间,4.晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数,表2-2 晶闸管整流器的失控时间(f=50Hz),4.晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数,图2-9晶闸管触发与整流装置动态结构框图a)准确的时滞环节b)近似的一阶惯性环节,5.晶闸管整流器运行中存在的问题,1)晶闸管是单向导电的，它不允许电流反向，给电动机的可逆运行带来困难。2)晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt与di/dt都十分敏感，其中任一指标超过允许值都可能在很短的时间内损坏晶闸管。3)晶闸管的可控性是基于对其门极的移相触发控制，在较低速度运行时，晶闸管的导通角很小，使得系统的功率因数也随之减少，在交流侧会产生较大的谐波电流，引起电网电压的畸变，被称为“电力公害”。,5.晶闸管整流器运行中存在的问题,4)若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；5)电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；6)直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。,1.PWM变换器的工作状态和电压、电流波形,图2-10简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统a)电路原理图b)电压和电流波形直流电源电压C滤波电容器VT电力电子开关器件VD续流二极管M直流电动机,1.PWM变换器的工作状态和电压、电流波形,图2-11有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统a)电路原理图b)一般电动状态的电压、电流波形c)制动状态的电压、电流波形d)轻载电动状态的电流波形,1.PWM变换器的工作状态和电压、电流波形,表2-3二象限不可逆PWM变换器在不同工作状态下的导通器件和电流回路与方向,2.直流PWM调速系统的机械特性,图2-12直流PWM调速系统(电流连续)的机械特性,3.PWM控制器与变换器的动态数学模型,图2-13PWM控制器与变换器的框图,4.直流PWM调速系统的电能回馈和泵升电压,1)调速：在一定的最高转速和最低转速范围内，分档地(有级)或平滑地(无级)调节转速；2)稳速：以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；3)加、减速：频繁起动、制动的设备要求加速、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起动、制动尽量平稳。,1.调速范围,生产机械要求电动机提供的最高转速nmax和最低转速nmin之比称为调速范围，用字母D表示,2.静差率,图2-14不同转速下的静差率,3.调速范围、静差率和额定速降之间的关系,在要求s30%时，允许的调速范围为1)忽略各种非线性因素，假定系统中各环节的输入-输出关系都是线性的，或者只取其线性工作段；2)忽略控制电源和电位器的内阻。,在要求s30%时，允许的调速范围为,图2-15开环调速系统的结构原理图,2)忽略控制电源和电位器的内阻。,图2-16开环调速系统稳态结构图,1.转速反馈控制直流调速系统的静特性,图2-18带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图,1.转速反馈控制直流调速系统的静特性,图2-19转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图a)闭环调速系统b)只考虑给定作用时的闭环系统c)只考虑扰动作用-R时的闭环系统,