电气传动及控制基础-第二章 直流开环调速系统

,电气传动及控制基础,廖晓钟,第2章 直流开环调速系统,2.1 旋转变流机组供电的开环调速系统2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统2.3 脉冲宽度调制直流调速系统2.4 直流开环调速系统的传递函数,2.1 旋转变流机组供电的开环调速系统(G-M),以旋转变流机组作为可控电源供电的直流调速系统叫发电机-电机系统,简称G-M系统。其原理图如图2.1所示。,图2.1 旋转变流机组供电的直流调速系统（G-M）系统,2.1 旋转变流机组供电的开环调速系统(G-M),G-M系统可以实现四象限运行，图2.2给出了采用旋转变流器供电时，电机可逆运行的机械特性，它们基本都是平行的直线。该系统的机械特性表达式为式（2.1）所示。,（2.1）,图2.2 G-M系统的机械特性曲线,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),1.晶闸管脉冲相位控制直流调速系统介绍2.V-M系统的机械特性3.晶闸管脉冲相位控制可逆传动系统,1.晶闸管脉冲相位控制直流调速系统介绍,采用晶闸管变流器供电的直流调速系统叫晶闸管-电机调速系统，简称V-M，又称静止的Wand-Leonand系统。其原理框图如图（2.3）所示。,图2.3 晶闸管-电机调速系统原理框图（V-M)系统,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),2.V-M系统的机械特性,（1）有源逆变,晶闸管整流装置把直流电变为交流电的过程称为逆变。若变流装置把直流电变成交流电后反送到电网，这种逆变称为有源逆变。图2.4为三相零式电路供电直流电机带位能负载的电路及波形图。,图2.4 晶闸管电路的整流与逆变（a）整流状态；(b)逆变状态,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),逆变角晶闸管电路有源逆变条件变流器的外特性逆变失败防止逆变失败的措施,图2.5 变流器平均输出电压特性,2.2 晶闸管脉冲相位控制流调速系统(V-M),（2）相位控制的机械特性,晶闸管相位控制传动系统工作时，电枢电流可能存在连续和断续两种情况。图2.6为由晶闸管三相零式电路供电的相位控制传动系统在电枢电流连续和断续时的工作波形。,图2.6 V-M系统工作情况（a）线路；(b)电流断续时工作波形；(c)电流断续状况得到改善的工作波形；(d)电流连续时工作波形,2.2 晶闸管脉冲相位控制调速系统(V-M),图2.7 V-M系统机械特性,2.2 晶闸管脉冲相位控制调速系统(V-M),图2.8 三相零式电路输出电压和电流波形图（a)电流断续更严重时工作波形；（b)电流断续时工作波形；(c)电流连续时工作波形；,3.晶闸管脉冲相位控制可逆传动系统,可逆系统组成环流的产生及大小,图2.9 两组晶闸管反并联可逆线路,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),三相桥式可逆系统线路,图2.10 三相桥式可逆线路（a)反并联线路；(b)交叉连接线路,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),环流的产生及大小分析,图2.11 三相零式反并联可逆电路环流分析（a)主电路；（b)正组输出电压波形；(c)反组输出电压波形；（d)正、反组电压差和环流波形,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),可逆系统机械特性,图2.12 合成机械特性,图2.9 两组晶闸管反并联可逆线路,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),可逆系统变流器工作组分析,整流，待整流逆变，待逆变,图2.9 两组晶闸管反并联可逆线路,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),可逆系统制动过程分析,图2.9 两组晶闸管反并联可逆线路,图2.13 =配合控制时可逆系统的减速制动过程,2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M),系统组成,图2.14 H型可逆PWM传动系统(a)原理图；(b)电压和电流波形,2.3 脉冲宽度调制直流调速系统（PWM-M）,机械特性,图2.15 电流连续时PWM传动系统的开环机械特性,2.3 脉冲宽度调制直流调速系统（PWM-M）,1.晶闸管变流装置的传递函数 2.电动机的传递函数,图2.3 晶闸管-电机调速系统原理框图（V-M)系统,2. 4 直流开环调速系统的传递函数,1.晶闸管变流装置的传递函数,图2.16 晶闸管触发变流装置的失控时间,（2.2）,2. 4 直流开环调速系统的传递函数,1.晶闸管变流装置的传递函数,（2.3）,（2.4）,（2.5）,2. 4 直流开环调速系统的传递函数,2.电动机的传递函数,（2.6）,（2.7）,（2.8）,（2.9）,图2.17 直流电机等效电路,2. 4 直流开环调速系统的传递函数,2.电动机的传递函数（电流连续）,(2.10),图2.18 电流连续时电机动态结构图(a)结构图；(b)简化后的结构图,2. 4 直流开环调速系统的传递函数,2.电动机的传递函数（电流断续）,(2.11),图2.19 电流连续和断续时的电流响应(a)连续时；(b)断续时,2. 4 直流开环调速系统的传递函数,2.电动机的传递函数（电流断续）,图2.20 电流断续时电机动态结构图(a)结构图；(b)简化后的结构图,(2.10),2. 4 直流开环调速系统的传递函数,作 业,1.晶闸管脉冲相位控制传动系统（V-M）的机械特性在电流连续时和电流断续时各有什么特点？2.晶