单闭环直流调速系统简介

1、 单闭环直流调速系统简介1 控制要求12 直流电动机的调速方案13 开环系统机械特性和闭环系统静特性31 控制要求在现代化工业生产中，生产机械都不停地运动着，几乎无处不使用电力传动装置。由于各种不同的生产机械运动规律不一样，对传动装置性能的要求也不一样。为了提高产品质量，增加产量，提高生产效率，越来越多的生产机械要求能实现转速调节与相应的自动化控制，并且对电力传动装置的拖动性能要求也越来越高。（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、制

2、动的设备要求加、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，制动尽量平稳。2 直流电动机的调速方案 由电机学基本理论可知，直流电动机转速特性方程式为： （1）由上式可见，直流电动机调速方案可有以下三种。（1）改变电枢回路总电阻，总电阻越大，特性线斜率越大，机械特性越软。若负载转矩对应所需的电枢电流为，则负载大小不变时总电阻越大，转速越低。由于电阻耗能大，机械特性软，调速范围窄，不能实现无级平滑调速，只用于一些要求不高的场合。（2）减弱电机励磁磁通，普通电动机在额定磁通下运行，铁芯已接近饱和，不能再增加磁通而只能减小。减小，增大，特性线斜率也增大。弱磁调速虽然能实现平滑调速，但

3、其调速范围太小，特性较软，因而只是在额定转速以上作小范围升速时才采用。（3）改变电动机端电压调速时，额定励磁保持不变，理想空载转速随减小而减小，各特性线斜率不变，由此可实现额定转速以下大范围平滑调速，并且在整个调速范围内机械特性硬度不变。这种方法在直流电力拖动系统中被广泛采用。变电压调速要有可调的直流电源。根据供电电源的种类分两种情况：一是采用可控硅变流装置，将交流电转变为可调的直流电。二是采用直流斩波器，将交流电通过整流提供直流电源，实现脉冲调压调速。随着电力电子全控器件的成熟，采用全控电力晶体管igbt、mosfet等全控式电力电子器件组成的直流脉宽调制（pwm）型的调速系统近年来已发展成

4、熟，用途越来越广。第一个指标为调速范围，它是拖动系统在额定负载转矩时能够提供给生产机械的最高转速与最低转速之比。 （2）另一个指标为静差率，它是电动机由理想空载到额定负载时的转速降与理想空载转速之比。 （3）它表示负载变化引起调速系统的转速偏离原定转速的程度。系统的调速特性越硬，越小，说明系统的稳定性能越好。另外，转速越低，静差率越大，故调速系统静差率指标以最低转速对应的数值为准。在考虑生产机械对转速相对性（即静差率）的要求后，电动机最低转速受到了限制，也即调速范围受到限制。采用降压调速时，调速范围、静差率及转速降三者关系为： （4）3 开环系统机械特性和闭环系统静特性图1 闭环调速系统的给定

5、作用和扰动作用在这里为了分析简单，不单独讨论开环系统，由简单闭环系统引出开环系的特性。如图1的转速闭环调速系统，如果把闭环系统的反馈回路断开，成了开环系统，则上述系统的开环机械特性为 （5）而闭环时的静特性可写成 （6）其中 开环系统的理想空载转速；闭环系统的理想空载转速；开环系统的稳态速降；闭环系统的稳态速降；。闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多。在同样的负载扰动下，两者的转速降分别为 （7） （8）它们的关系是 （9）显然，当值较大时，比小得多，即闭环系统的特性要硬得多。如果比较同一的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多。闭环系统和开环系统的静差率分别为 和 （10）当开环和闭环系统的稳态速降相等时 （11）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。如果电动机的最高转速都是而对最低速静差率的要求相同，则开环时 （12）闭环时 （13）要取得上述优越性，只要闭环系统设置放大器即可。总之，闭环系统可以获得比开环系统硬得多的特性，从而保证在一定静差率的要求下，能够提高调速范围。在闭环系统中降低速降的实质是：在开环系统中，当负载电流增大时电枢压降也