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黑龙江省2012年度专业技术人员继续教育知识更新培训学习心得
2012年度继续教育 直流拖动控制系统学习体会
通过本次2012年度专业技术人员继续教育知识更新培训过程中对无运动控制系统中直流拖动控制系统知识的学习，使我进一步掌握了运动控制系统中的直流拖动控制系统基础理论知识，加深了对直流控制系统的认识和理解，为今后在实际工作中的理论和实践相结合打下了坚实的基础。通过本次知识更新培训，我掌握了以下关于直流拖动控制系统的理论基础知识。
一、直流拖动系统三种调速方法及各自工特性
1、 调压调速
工作条件： 保持励磁 ? = ?N ；保持电阻 R = Ra 调节过程：改变电压 UN ? U?：U??n ?， n0 ? 调速特性：转速下降，机械特性曲线平行下移。 2、调阻调速
工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程：增加电阻 Ra ? R?：R ? ?n ?，n0不变； 调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。 3、调磁调速
工作条件：保持电压 U =UN ；保持电阻 R = R a ； 调节过程：减小励磁 ?N ? ??：? ? ? n ?， n0 ? 调速特性：转速上升，机械特性曲线变软。
因此，对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，直流调速系统往往以调压调速为主。
二、直流调速系统用的可控直流电源
调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。这种可控直流电源分为：
（1）旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直
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流电压。
（2）静止式可控整流器——用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。 （3）直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。其中：
旋转变流机组又简称G-M系统，其工作原理为：由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机 G 实现变流，由 G 给需要调速的直流电动机 M 供电，调节G 的励磁电流 if 即可改变其输出电压 U，从而调节电动机的转速 n 。
旋转变流机组和由它供电的直流调速系统（G-M系统）原理图
静止式可控整流器简称为V-M系统，其工作原理是，通过调节触发装置 GT 的控制电压控制晶闸管可控整流器的通断， 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。由于V-M系统在控制作用的快速性上具有良好的优越性，大大提高系统的动态性能。
晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）原理图
斩波器的基本控制原理
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在图1-5a）中，VT 表示电力电子开关器件，VD 表示续流二极管。当VT 导通时，直流电源电压 Us 加到电动机上；当VT 关断时，直流电源与电机脱开，电动机电枢经 VD 续流，两端电压接近于零。好像是电源电压Us在ton 时间内被接上，又在 T-ton 时间内被斩断，故称“斩波”。
原理图 电压波形图
直流斩波器-电动机系统的原理图和电压波形
由于直流PWM调速系统具有主电路线路简单，需用的功率器件少；开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右；若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；功率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；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高等优点，直流PWM调速系统作为一种新技术，发展迅速，应用日益广泛，特别在中、小容量的系统中，已取代V-M系统成为主要的直流调速方式。
PWM变换器的直流电源通常由交流电网经不可控的二极管整流器产生，并采用大电容C滤波，以获得恒定的直流电压，电容C同时对感性负载的无功功率起储能缓冲作用。
对于PWM变换器中的滤波电容，其作用除滤波外，还有当电机制动时吸收运行系统动能的作用。由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电机制动时只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作“泵升电压”。电力电子器件的耐压限制着最高泵升电压，因此电容量就不可能很小，一般几千瓦的调速系统所需的电容量达到数千微法。在大容量或负载有较大惯量的系统中，不可能只靠电容器来限制泵升电压，这时，可以采用下图中的镇流电阻 Rb 来消耗掉部分动能。分流电路靠开关器件 VTb 在泵升电压达到允许数值时接通。
对于更大容量的系统，为了提高效率，可以在二极管整流器输出端并接逆变器，把多余的能量逆变后回馈电网。
如图所示为PWM控制器和变换器的框图，其驱动电压都由 PWM 控制器发出，PWM控制与变换器的动态数学模型和晶闸管触发与整流装置基本一致。
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根据PWM变换器工作原理，不难看出，当控制电压改变时，PWM变换器输出平均电压按线性规律变化，但其响应会有延迟，最大的时延是一个开关周期 T 。
PWM控制与变换器的框图
因此PWM控制与变换器（简称PWM装置）也可以看成是一个滞后环节。
三、直流调速系统的分类、组成、工作原理及特性
直流调速系统可分为两大类，即：开环调速系统和闭环调速系统。 由于开环调速系统在实际应用中存在着局限性，而且在调速性能也不能满足调速精度的要求，故开环调速已不能满足要求，需采用反馈控制的闭环调速系统来解决这些问题。
（一）闭环调速系统的组成、工作原理及特性
根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。
调速系统的转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，引入转速闭环将使调速系统应该能够大大减少转速降落。
系统组成
图1-24 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图
调节原理
在反馈控制的闭环直流调速系统中，与电动机同轴安装一台测速发电机 TG ，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压Un ，与给定电压 U*n 相比较后，得到转速偏差电压 ?Un ，经过放大器 A，产生电力电子变换器UPE的控
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