发布时间 : 星期日 文章全数字化双闭环可逆直流PWM调速系统的研究更新完毕开始阅读5c888014824d2b160b4e767f5acfa1c7aa0082ba
nn01n0?1
TLT
2.减弱电机励磁磁通Q 普通电动机在额定磁通下运行，铁芯己接近饱和，不能再增加磁通而只能减小。如图2-2，Q减小，n。增大，特性线斜率也增大。
弱磁调速虽然能实现平滑调速，但其调速范围太小，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 如图2-3，额定励磁保持不变，理想空载转速n。随U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。
Ann01n02n03UN>U1>U2>U3A(n)A1(n1)A2(n2)A3(n3)0TLTUNU1U2U3
图2-3 改变电枢电压调速特性
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己发展成熟，用途越来越广。
2.1.2调速系统的静态指标
第一个指标为调速范围D，它是拖动系统在额定负载转矩时能够提供给生产机械的
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最高转速与最低转速之比。
nmax D? （2-2）
nmin另一个指标为静差率s，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n。之比。
n0?nn0m?nn0m??100% (2-3) s?n0n0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，
s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：
snn0mD? (2-4)
?nn0m?1?s?
2.2开环系统机械特性和闭环系统静特性
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统的特性。
-IdR++-EUn?++?UnKPUctKSUd01Cen?图2-4 闭环调速系统
如图2-4的转速闭环调速系统，如果把闭环系统的反馈回路断开，就成了开环系统，则上述系统的开环机械特性为
Ud0?IdRKpKsUsRIn???d?n0op??nop (2-5)
CeCeCe而闭环时的静特性可写成
*RIdn???n0cl??ncl (2-6)
Ce?1?K?Ce?1?K?其中n0op和n0cl，分别表示开环和闭环系统的理想空载转速 ；Δnop和Δncl分别表示
KpKsUn*6
开环和闭环系统的稳态速降；K?KPKS?Ce。比较式(2-5)和(2-6)可以得出以下结论。
（1）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
?nop?它们的关系是
RIdCe
?ncl?RId
Ce?1?K??ncl??nop1?K (2-7)
显然，当K值较大时，Δncl比n0op小得多，即闭环系统的特性要硬得多。 ( 2 ) 如果比较同一n。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
s??ncl?nop 和sop? n0cln0op当开环和闭环系统的稳态速降相等(即n0cl = n0op)时，
scl?sop1?K (2-8)
( 3 ) 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nnom，而对最低速静差率的要求相同，则 开环时，
nnomsDop?
?nop?1?s?nnoms
?ncl?1?s?闭环时， Dcl?考虑式(2—7)可得
Dcl??1?K?Dop (2-9)
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，电枢压降也增大，转速就降下来了；闭环系统有反馈装置，转速稍有降落，反馈电压就感觉出来了，通过比较和放大，提高脉宽调制的输出电压Ud，使系统上作在新的机械特性上，因而转速有所回升，速度降落降低。
2.3 采用比例调节器的单闭环控制脉宽调速系统
采用比例调节器的单闭环控制脉宽调速系统的动态结构图如图2-5a所示。
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当Un* = 0时，只有扰动输入量Idl，这是的输出量即为负载扰动引起的转速偏差(即动态速降) Δn，可将动态结构图画成如图2-5b的形式。
Idl(s)R(TlS+1)Un??s?++-?Un?s?-KPUct(s)Kpwm+Ts?1+1/CeTmTl?TmS?1n?a）一般情况
-Idl(s)R(TlS+1)?Un++-1/CeTmTl?TmS?1?n?s?KpwmTs?1KP?
b) Un*=0
图2-5 采用比例调节器的闭环有静差调速系统结构图
利用反馈连接等效变换法则，可得
1?Ts?1?Ce?n?s?? (2-10)
?Idl?s?R?Tls?1??Ts?1?TmTls2?Tms?1?K??R?Ts?1??Tls?1?Ce???ns?于是 (2-11)
?Ts?1?TmTls2?Tms?1?K?Idl?s???突加给定时，
IdlIdl?s??S
利用拉氏变换的终值定理可求出负载扰动引起的稳态误差：
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