小功率有静差直流调速系统实例分析1

1、小功率有静差直流调速系统 实例分析 机电技术训练中心 丁宏亮 小功率有静差直流调速系统电路原理图小功率有静差直流调速系统电路原理图 2CW21I 2CW9 2W 3K 2 R3 100 VD3 VD5 VD1 VD2 V5 C6 100uF/25V V4 V3 560 VD4 V2 R4 2.4K C1 0.047uF 100 C2 50uF V1 R4 2.4K C3 100uF VD7 VD6 C4 100uF/25V R5 20K Uc移相控制电压 VT1 VT2 10W 50 2uF 10W 50 2uF/500V RP4 100 Rc 10W 1K M Ld KDZ-II型直流调速系

2、统负线路图 70V 220V RP5 100 2CW21N 2W 2K RP6 20K 1.5K 15K RP1 5.6K RP3 5.6K RP2 1K R7 6.8K C5 50uF/25V A V R9 25W 51 2 KM1KM1 I I RP7 30 70V 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3 4 4 KM1KM1 KAKA 串联校正串联校正 + + 给定电路给定电路 电压放大电压放大 KM1KM1 KP50-5KP50-5ZP50-5ZP50-5 电流正反馈电流正反馈 电压负反馈电压负反馈KAKA 1A 红红 S S 50A 绿绿 S S 6.3V KM1KM

3、1 Us 励磁回路 RS 触发电路电流截止 负反馈 一、系统的技术数据和结构特点 n1.适用于4KW以下直流电动机的无级调速(调速范围D10:1，静差率 S10%）；为小容量晶闸管直流调速装置。 n2.电源电压：220V单相交流； n输出电压：直流160V，输出最大电流：30A；励磁电压：直流180V， 励磁电流为1A。 n3.配置Z3系列小型直流他励电动机；主回路采用单相桥式半控整流线 路。 n4.具有电压负反馈、电流正反馈和电流截止负馈环节。 KDZ-II型直流调速系统的组成框图型直流调速系统的组成框图 整流回路 放大器触发器 电压负反馈 给定 -Ufv +Ufi Us 电流截止 电流正反

4、馈 负反馈 Ud Id +电动机 M 二、定性分析（） n1.主电路： nA.A.采用单相桥式半控整流线路采用单相桥式半控整流线路（主电路为50A整流元件）。交流输入 直接由220V交流电源供电，因电网电压波动5%，能确保的最大直流最大直流 电压电压为： VVUd18895. 09 . 0220 2 n式中，0.9为全波整流系数；0.95为电压降压5%引入系数； nB.B.直流电动机选用直流电动机选用：（为使输出电压有较多的调节裕量）。 n采用额定电压为160V的电机。 nC.C.主电路桥臂上的两个二极管主电路桥臂上的两个二极管，排在一侧，兼有续流二极管的作用； 由于晶闸管的阴极不连接,脉冲变

5、压器两个二次绕组间会有 220V 的峰值电压，对脉冲变压器二次绕组间绝缘要求提高。 二、定性分析（） n：手动转换开关（起动用）；：主电路接触器；主回路 保护用熔断器容量为。 nD.D.平波电抗器平波电抗器LdLd及并联的电阻：及并联的电阻： Ld是限制电流脉动，使电流连 n续，改善换向条件，减少电枢损耗。可避免触发电路触发功率小 n使晶闸管不能可靠触发导通，同时减小电抗器产生的过电压。 n ： ：能耗制动电阻（两只、线绕电阻器并联）； ：电流表分流器。阻容吸收电路：阻容吸收电路：吸收浪涌电压。 n欠电流继电器：欠电流继电器：防止失磁造成“飞车”事故。 二、定性分析（） n触发电路 n采用由单

6、结晶体管构成的张驰振荡电路，以放大管控制电容 n的充电电流。为功放管；为脉冲变压器；为隔离二极 管，可增加触发脉冲前沿陡度，并阻挡上的电压影响同步。 n放大电路 n由晶体管1和电阻R4、R5构成的放大器为电压放大电路。信号在V1基 极综合。VD6、VD7构成正反向限幅电路。4为隔离二极管以隔离电 容C4对同步电压的影响。 4控制电路 （）反馈量的选择 增加时，与转速n降低相对的是电压d的降低和电流d的上升， 因此，可间接用电压负反馈和电流正反馈环节替代转速负反馈。 （1 1）反馈量的选择说明）反馈量的选择说明 nKE e R EUd Id 0 IdRUdUd 0 当TLn E Id 上图式中：

7、Id整流电流平均值Id=Ia（电枢电流平均值）； Ud整流装置空载输出电压的平均值； Ua电动机电枢电压的平均值； Rx整流装置等效内阻； Ra电枢电阻； R电枢回路总等效电阻； R=Rx+Ra； Ud=Ua+IdRx=E+IdRa+IdRx=E+IdR 及 Ua=E+IdRa Ud 负载变动，造成转速变化时，调速系统内有关参量的变化情况图 二、定性分析（）二、定性分析（） V1 R4 2.4K C3 100uF Rc M RP5 100 RP6 20K 1.5K 15K RP3 5.6K RP2 1K R7 6.8K C550uF/25V 校校 电流正反馈电流正反馈 电电 Us 反反 负负

8、压压 馈馈 电电 压压 正正 环环 节节 V1 给给 定定 Id Ufv Ufi + +- - - + + + + + - R7 R4 Us Ufv Ufi 控制信号的综合与控制控制信号的综合与控制 作用（ U=Us-Ufv+Ufi）作用（ U=Us-Ufv+Ufi） （2 2）控制信号）控制信号 的综合的综合 RC： 0.125 20W a.未画出RP1： 为整定最高给定 电压用。 b.Ufv=Ud， 为电压反馈系数。 c.Ufi=Id， 为电流反馈系数。 二、定性分析（）二、定性分析（） 5.电流截止保护电路电流截止保护电路 2CW9 V4 C1 R4C2 RP4 Rc Us IdId U

9、 I ci v4i bi ）电容C2作用：使电流截 止负反馈信号成为较为平稳 的信号。 ） 、 、 ： ： 整定截止电流。 ） 、 、 、 、 ： ： 构成电流截止负反馈 环节。 ） 集电极所串二极管作用： 集电极所串二极管作用：防止 电枢冲击电流击穿bc集电结。 一）电路中各元件一）电路中各元件 作用：作用： 二、定性分析（二、定性分析（5） 二）电流截止负反馈的作用：二）电流截止负反馈的作用： n o Id IIIm 调速系统的挖土机机械特性 BN a b 额 定 电 流流流 电电 截 止 堵 转 n0 6.抗干扰、消振荡环节：抗干扰、消振荡环节： R7、C3、C5构成相位滞后-超前串联校

10、正。抗干扰、消除振荡。兼顾稳定 与快速性两方面的要求。 实现如右“挖土机” 机械特性。 三、系统的自动调节过程三、系统的自动调节过程 TLnIdTe Ufi UUcUd0IdTe IdRxUdUfv (Ud=Ud0-IdRx)(Ufv=rUd)(U=Us-Ufv+Ufi) (Ufi =Id) 电动机内部调节过程 电压负反馈环节和电流正反馈环节对转矩和转速的补偿作用 直至Te=T 时为止 L 电压负反馈和电流正反馈环节对调速系统的补偿作用 如下图所示：当负载增加后，通过电流正反馈和电压负反馈，使调速系统的转速降 n将明显减小，机械特性将得到明显改善。如下页闭环调速系统机械特性。 闭环调速系统机械特性闭环调速系统机械特性 n U o Id(T) d1 Ud2 Ud3 Id1Id2Id3 ( )( )( )T1T2T3 ab c d 开环特性 闭环特性 负反馈环节对调速系统机械特性的影响 同理，当电流超过截止值时， 依靠电流截止负反馈的调节作用， 一方面限制过大电流，另一方面 实现下垂的机械特性，如前所述 “挖土机”机械特性。 总结： ）具有电压负反馈的系