第2章第2講直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)--pp課件

1、直流直流調(diào)速調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)用的用的可控可控直流直流電源電源晶閘管整晶閘管整流器流器-電電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)直流直流PWM變換器變換器-電電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）系統(tǒng)）1觸發(fā)脈沖相位控制。觸發(fā)脈沖相位控制。2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)。電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)。3晶閘管晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性。4晶閘管晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù) 和傳遞函數(shù)。和傳遞函數(shù)。5晶閘管晶閘管整流器運(yùn)行中存在的問題。整流器運(yùn)行中存在的問題。1 PWM變換器的工作狀態(tài)和波形；變換器的工作狀態(tài)和波形；2 直流直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性；調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性；3 P

2、WM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型；控制與變換器的數(shù)學(xué)模型；4 電能回饋與泵升電壓的限制。電能回饋與泵升電壓的限制。（PWM系統(tǒng)系統(tǒng))回顧回顧1PPT課件2.1.2 直流直流PWM變換器變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)n全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方式?jīng)_寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方式, 形成了形成了脈寬調(diào)脈寬調(diào)制變換器制變換器-直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)，或，或直流直流PWM調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)。n與與V-M系統(tǒng)相比，系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)在很多方面有調(diào)速系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)

3、越性。較大的優(yōu)越性。n直流直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，特別在調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，特別在中、中、小容量小容量的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中，已經(jīng)的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中，已經(jīng)完全取代完全取代了了V-M系統(tǒng)。系統(tǒng)。 2PPT課件主要研究問題主要研究問題n1 PWM變換器的工作狀態(tài)和波形；變換器的工作狀態(tài)和波形；n2 直流直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性；調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性；n3 PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型；控制與變換器的數(shù)學(xué)模型；n4 電能回饋與泵升電壓的限制。電能回饋與泵升電壓的限制。2.1.2 直流直流PWM變換器變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)3PPT課件1PWM變換器的工作狀態(tài)和電壓、電流波形變換器的工

4、作狀態(tài)和電壓、電流波形n脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制(PWM)變換器的作用是：用變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)脈沖寬度調(diào)制制的方法，把的方法，把恒定的直流電源電壓恒定的直流電源電壓調(diào)制成調(diào)制成頻率一頻率一定、寬度可變定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以的脈沖電壓序列，從而可以改變平改變平均輸出電壓均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。的大小，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。nPWM變換器電路有多種形式，總體上可分為變換器電路有多種形式，總體上可分為不不可逆與可逆可逆與可逆兩大類。兩大類。脈寬調(diào)制（脈寬調(diào)制（PWM-Pulse Width Modulation）4PPT課件(1). 不可逆不可逆PWM變換器變換器簡單的不可逆

5、簡單的不可逆PWM變換器變換器 簡單的不可逆簡單的不可逆PWM變換器變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主電路原理圖如下圖所示，功率開關(guān)器件主電路原理圖如下圖所示，功率開關(guān)器件VT可以是任意一種全控型開關(guān)器件，這樣的電路可以是任意一種全控型開關(guān)器件，這樣的電路又稱又稱直流降壓斬波器直流降壓斬波器(buck變換器變換器)。 5PPT課件a）原理圖）原理圖b）電壓波形圖）電壓波形圖tOuUsUdTton控制電路控制電路M斬波電路三種控制方式斬波電路三種控制方式輸出平均電壓：輸出平均電壓：ssondUUTtU式中式中 T 電力電子開關(guān)器件的開關(guān)周期；電力電子開關(guān)器件的開關(guān)周期； ton 開通時(shí)間；開

6、通時(shí)間； 占空比，占空比， = ton / T = ton f ；其中其中 f 為開關(guān)頻率。為開關(guān)頻率。6PPT課件輸出平均電壓：輸出平均電壓：ssondUUTtUn根據(jù)對輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同而劃分，根據(jù)對輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同而劃分，有三種控制方式：有三種控制方式：nT 不變，不變，變變 ton 脈沖寬度調(diào)制（脈沖寬度調(diào)制（PWM）；）；nton不變，變不變，變 T 脈沖頻率調(diào)制（脈沖頻率調(diào)制（PFM）；）；nton和和 T 都可調(diào)，改變占空比都可調(diào)，改變占空比混合型。混合型。斬波電路三種控制方式斬波電路三種控制方式7PPT課件Us 主電路結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)與波形主電路結(jié)構(gòu)工

7、作狀態(tài)與波形U, iUdEidUsttonT0圖圖2-10b 電壓和電流波形電壓和電流波形簡單的不可逆簡單的不可逆PWM變換器變換器圖圖2-10 簡單的不可逆簡單的不可逆PWM變換變換器器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) VD+UgCVTidM+_E（a）電路原理圖）電路原理圖 M218PPT課件改變改變 （ 0 1 ）即可調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，）即可調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若令若令 = Ud / Us為為PWM電壓系數(shù)電壓系數(shù)，則在不可逆，則在不可逆 PWM 變換器中變換器中 = U, iUdEidUsttonT0圖圖2-10b 電壓和電流波形電壓和電流波形輸出平均電壓：輸出平均電壓：ssondUUTtU簡

8、單的不可逆簡單的不可逆PWM變換器變換器9PPT課件n不可逆不可逆PWM變換器變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不允許電流反向不允許電流反向n續(xù)流二極管續(xù)流二極管VD的作用只是為的作用只是為id提供一個(gè)提供一個(gè)續(xù)流續(xù)流的通道。的通道。n如果要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的如果要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)，必須為其提供，必須為其提供反向電流反向電流通通道道 。單管電路單管電路簡單的不可逆簡單的不可逆PWM變換器變換器10PPT課件M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1ECUs+MVT2Ug2VT1Ug1VT1 主管主管VT2 輔助管輔助管21ggUU大小相等極性相反大小相等極性相反11PPT課件 工作狀態(tài)與波形工

9、作狀態(tài)與波形一般電動(dòng)狀態(tài)一般電動(dòng)狀態(tài)VT1和和VD2交替導(dǎo)通，交替導(dǎo)通， VT2和和VD1始終關(guān)斷。始終關(guān)斷。M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E12CUs+MVT2Ug2VT1Ug1有制動(dòng)有制動(dòng)的的不可逆不可逆PWM變換器電路變換器電路12PPT課件制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E43CUs+MVT2Ug2VT1Ug11gU的正脈沖比負(fù)脈沖的正脈沖比負(fù)脈沖窄窄 ， , dUE di始終為負(fù)。始終為負(fù)。 制動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形制動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形 vVT2和和VD1交替導(dǎo)通，交替導(dǎo)通， VT1和和VD2始終關(guān)斷。始終關(guān)斷。 1213PPT課件（2）有制

10、動(dòng)有制動(dòng)的的不可逆不可逆PWM變換器電路變換器電路 當(dāng)當(dāng)VT1 導(dǎo)通時(shí)，流過正向電流導(dǎo)通時(shí)，流過正向電流 + id ，VT2 導(dǎo)通時(shí)，流過導(dǎo)通時(shí)，流過 id 。應(yīng)注意，這個(gè)電路還是。應(yīng)注意，這個(gè)電路還是不可逆不可逆的，只能工作在的，只能工作在第一、二象限，第一、二象限， 因?yàn)橐驗(yàn)槠骄妷浩骄妷?Ud 并沒有改變極性并沒有改變極性。M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E4123CUs+MVT2Ug2VT1Ug1圖圖2-11有制動(dòng)電流通路的不可逆有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器變換器雙管電路雙管電路14PPT課件2 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 由于采用脈寬調(diào)制，

11、嚴(yán)格地說，即使在穩(wěn)態(tài)情況下，脈寬調(diào)由于采用脈寬調(diào)制，嚴(yán)格地說，即使在穩(wěn)態(tài)情況下，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也都是脈動(dòng)的，速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也都是脈動(dòng)的，所謂穩(wěn)態(tài)，是指電機(jī)的平均所謂穩(wěn)態(tài)，是指電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)，機(jī)械特性是平均轉(zhuǎn)速與平均機(jī)械特性是平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩（電流）的關(guān)系。轉(zhuǎn)矩（電流）的關(guān)系。 對于帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路，電壓平衡對于帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路，電壓平衡方程式分兩個(gè)階段方程式分兩個(gè)階段 式中式中 R、L 電樞電路的電阻和電感。電樞電路的電阻和電感。 （1） 帶制動(dòng)的不可逆電路電壓方程帶制動(dòng)的不可逆電路電壓方程EtiLR

12、iUdddd s（0 t ton） （2-17）EtiLRidd0dd（ton t T） （2-18）15PPT課件（2）機(jī)械特性方程）機(jī)械特性方程電樞兩端在一個(gè)周期內(nèi)的電樞兩端在一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓平均電壓都是都是 Ud = Us。其平均值方程都可寫成其平均值方程都可寫成 nCRIERIUeddsde0deesICRnICRCUn或用轉(zhuǎn)矩表示，或用轉(zhuǎn)矩表示，eme0emeesTCCRnTCCRCUn式中式中 Cm = Km N 電機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)；電機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)； n0 = Us / Ce 理想空載轉(zhuǎn)速，與電壓系數(shù)成正比。理想空載轉(zhuǎn)速，與電壓系數(shù)成正比。2 直流脈寬調(diào)速系

13、統(tǒng)的機(jī)械特性直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性16PPT課件（3）PWM調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性圖圖2-12 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性曲線（電流連續(xù)），脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性曲線（電流連續(xù)），n0sUs /Ce2 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性17PPT課件UcUgUdPWM控制器PWM變換器圖圖 PWM控制與變換器框圖控制與變換器框圖 3. PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型控制與變換器的數(shù)學(xué)模型 其驅(qū)動(dòng)電壓都由其驅(qū)動(dòng)電壓都由 PWM 控制器發(fā)出，控制器發(fā)出，PWM控制控制與變換器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和晶閘管觸發(fā)與整流裝置與變換器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和晶閘管觸發(fā)與整流裝置基本一致?；疽恢?/p>

14、。PWM控制器和變換器的框圖控制器和變換器的框圖18PPT課件 因此因此PWM控制與變換器（簡稱控制與變換器（簡稱PWM裝置）也裝置）也可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以寫成可以看成是一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以寫成sTKsUsUsWse)()()(scds其中其中 Ks PWM裝置的放大系數(shù)；裝置的放大系數(shù)； Ts PWM裝置的延遲時(shí)間，裝置的延遲時(shí)間， Ts T0 。 3. PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型控制與變換器的數(shù)學(xué)模型1)(ssssTKsW與晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致。與晶閘管裝置傳遞函數(shù)完全一致。 可近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)：可近似看成是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)：開關(guān)周開關(guān)周期期19

15、PPT課件C C+4. 電能回饋與泵升電壓的限制電能回饋與泵升電壓的限制 PWMPWM變換器的直流電源通常由交流電網(wǎng)經(jīng)變換器的直流電源通常由交流電網(wǎng)經(jīng)不可不可控的二極管整流器產(chǎn)生控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容，并采用大電容C C 濾波，濾波，以獲得恒定的直流電壓，電容以獲得恒定的直流電壓，電容C C 同時(shí)對感性負(fù)載同時(shí)對感性負(fù)載的無功功率起儲(chǔ)能緩沖作用。的無功功率起儲(chǔ)能緩沖作用。 20PPT課件n 泵升電壓產(chǎn)生的原因泵升電壓產(chǎn)生的原因 由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對濾波電容充電，這將饋電能，電機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對濾波電容充

16、電，這將使電容兩端電壓升高，稱作使電容兩端電壓升高，稱作“泵升電壓泵升電壓”。 4. 電能回饋與泵升電壓的限制電能回饋與泵升電壓的限制n 泵升電壓限制泵升電壓限制電力電子器件的耐壓限制著最高泵升電壓，因電力電子器件的耐壓限制著最高泵升電壓，因此電容量就不可能很小，一般幾千瓦的調(diào)速系此電容量就不可能很小，一般幾千瓦的調(diào)速系統(tǒng)所需的電容量達(dá)到數(shù)千統(tǒng)所需的電容量達(dá)到數(shù)千微法微法。21PPT課件過電壓信號(hào)過電壓信號(hào)UsRbVTbC+ 在大容量或負(fù)載有較大慣量的系統(tǒng)中，不可能只靠電容器來在大容量或負(fù)載有較大慣量的系統(tǒng)中，不可能只靠電容器來限制泵升電壓，這時(shí)，可以采用下圖中的限制泵升電壓，這時(shí)，可以采用下

17、圖中的鎮(zhèn)流電阻鎮(zhèn)流電阻 Rb 來消耗掉來消耗掉部分動(dòng)能部分動(dòng)能。分流電路靠開關(guān)器件。分流電路靠開關(guān)器件 VTb 在泵升電壓達(dá)到允許數(shù)值在泵升電壓達(dá)到允許數(shù)值時(shí)接通。時(shí)接通。 n 泵升電壓限制泵升電壓限制4. 電能回饋與泵升電壓的限制電能回饋與泵升電壓的限制泵升電壓限制電路泵升電壓限制電路22PPT課件 對于更大容量的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在對于更大容量的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在二極管整流器輸出端并接逆變器，把多余的能量逆二極管整流器輸出端并接逆變器，把多余的能量逆變后回饋電網(wǎng)。當(dāng)然，這樣一來，系統(tǒng)就更復(fù)雜了。變后回饋電網(wǎng)。當(dāng)然，這樣一來，系統(tǒng)就更復(fù)雜了。n 泵升電壓限制泵升電壓限制4. 電

18、能回饋與泵升電壓的限制電能回饋與泵升電壓的限制23PPT課件PWM系統(tǒng)的優(yōu)越性系統(tǒng)的優(yōu)越性n主電路線路簡單，需用的功率器件少；主電路線路簡單，需用的功率器件少；n開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較?。缓募鞍l(fā)熱都較??；n低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬；低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬；n系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；n功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較

19、高；置效率較高；n直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。控整流器高。返回目錄返回目錄24PPT課件2.2 穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和 直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性n對于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求：對于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求：（1）調(diào)速）調(diào)速在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）穩(wěn)速）穩(wěn)速以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)；行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)；（3）加、減速）加、減速頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要

20、求加、頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要減速盡量快；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。求起、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。25PPT課件minmaxnnD 2.2.1轉(zhuǎn)速控制的要求和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)轉(zhuǎn)速控制的要求和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)n生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)和最低轉(zhuǎn)速速nmin之比稱為調(diào)速范圍，用字母之比稱為調(diào)速范圍，用字母D表示，即表示，即1、調(diào)速范圍、調(diào)速范圍vnmax和和nmin是電動(dòng)機(jī)在是電動(dòng)機(jī)在額定額定負(fù)載時(shí)負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速，的最高和最低轉(zhuǎn)速，v對于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，對于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械

21、，例如精密磨床，也可用例如精密磨床，也可用實(shí)際實(shí)際負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速。負(fù)載時(shí)的最高和最低轉(zhuǎn)速。TNmaxnminn26PPT課件當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落nN與理想空載轉(zhuǎn)速與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比之比0nnsN%1000nnsN式中式中 nN = n0 - nN n靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化時(shí)靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的。n調(diào)速范圍調(diào)速范圍和和靜差率靜差率兩個(gè)指標(biāo)合稱調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)指標(biāo)合稱調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。用百分?jǐn)?shù)表示用百

22、分?jǐn)?shù)表示2、靜差率、靜差率s27PPT課件圖圖2-14 不同轉(zhuǎn)速下的靜差率不同轉(zhuǎn)速下的靜差率特性特性a和和b的硬度相同，的硬度相同，特性特性a和和b額定速降相同，額定速降相同，特性特性a和和b的靜差率不相同。的靜差率不相同。 2、靜差率、靜差率s%1000nnsNn機(jī)械特性越硬，靜差率就機(jī)械特性越硬，靜差率就越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度越高。越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度越高。v對于同樣硬度的特性，理對于同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低時(shí)，靜差想空載轉(zhuǎn)速越低時(shí)，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定率越大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定度也就越差度也就越差28PPT課件3. 調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的

23、關(guān)系 設(shè)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速設(shè)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為 nN，則按照上面分析的結(jié)果，該系統(tǒng)的靜差率應(yīng)該是則按照上面分析的結(jié)果，該系統(tǒng)的靜差率應(yīng)該是最低速時(shí)的靜差率最低速時(shí)的靜差率，即，即NminNmin0Nnnnnns于是，最低轉(zhuǎn)速為于是，最低轉(zhuǎn)速為 snsnsnnNNNmin)1 (而調(diào)速范圍為而調(diào)速范圍為 minNminmaxnnnnD)1 (NNsnsnD29PPT課件3. 調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系n對于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，對于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，nN值是定值。值是定值。n要求要求s值越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍值

24、越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍D也越小。也越小。n一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。)1 (snsnDNN30PPT課件例題例題2-1某直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速某直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN=1430r/min，額定速降額定速降nN=115r/min，當(dāng)要求靜差率，當(dāng)要求靜差率s30%時(shí)，允時(shí)，允許多大的調(diào)速范圍？如果要求靜差率許多大的調(diào)速范圍？如果要求靜差率s 20%，則調(diào)速，則調(diào)速范圍是多少？范圍是多少？ 如果希望調(diào)速范圍達(dá)到如果希望調(diào)速范圍達(dá)到10，所能滿足的靜差率是多，所能

25、滿足的靜差率是多少？少？ 解解 在要求在要求s 30%時(shí)，允許的調(diào)速范圍為時(shí)，允許的調(diào)速范圍為 若要求若要求s 20%，則允許的調(diào)速范圍只有，則允許的調(diào)速范圍只有 若調(diào)速范圍達(dá)到若調(diào)速范圍達(dá)到10，則靜差率只能是，則靜差率只能是3 . 5)3 . 01 (1153 . 01430)1 (snsnDNN1 . 3)2 . 01 (1152 . 01430D%6 .44446. 011510143011510NNNnDnnDs31PPT課件2.2.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性n開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，即無反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，即無反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。n調(diào)節(jié)控制電壓調(diào)節(jié)

26、控制電壓Uc就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。n晶閘管整流器和晶閘管整流器和PWM變換器都是可控的直流電源，變換器都是可控的直流電源，用用UPE來統(tǒng)一表示可控直流電源來統(tǒng)一表示可控直流電源圖圖215 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖32PPT課件UcUd0uACDCUd0Ucn UPE的組成的組成 圖中，圖中，UPE是由電力電子器件組成的變換器，其輸入接三組是由電力電子器件組成的變換器，其輸入接三組（或單相）交流電源，輸出為可控的直流電壓，控制電壓為（或單相）交流電源，輸出為可控的直流電壓，控制電壓為Uc 。 目前，目前，組成組成UPE的電力電子器件有如下幾種選擇方案：的

27、電力電子器件有如下幾種選擇方案：n對于中、小容量系統(tǒng)，多采用由對于中、小容量系統(tǒng)，多采用由IGBT或或P-MOSFET組成組成的的PWM變換器；變換器；n對于較大容量的系統(tǒng)，可采用其他電力電子開關(guān)器件，如對于較大容量的系統(tǒng)，可采用其他電力電子開關(guān)器件，如GTO、IGCT等；等；n對于特大容量的系統(tǒng)，則常用晶閘管觸發(fā)與整流裝置。對于特大容量的系統(tǒng)，則常用晶閘管觸發(fā)與整流裝置。33PPT課件n開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)關(guān)系如下：開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)關(guān)系如下：電力電子變換器電力電子變換器直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī) n開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性為開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性為 csdUKU0ed0dCRIUne

28、decsed0dCRICUKCRIUn2.2.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性圖圖2-16 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖34PPT課件圖圖2-17 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性2.2.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性edecsed0dCRICUKCRIUn35PPT課件 某龍門刨床工作臺(tái)拖動(dòng)采用直流電動(dòng)機(jī)，其額定某龍門刨床工作臺(tái)拖動(dòng)采用直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：數(shù)據(jù)如下：60kW，220V，305A，1000r/min，采用，采用V-M系統(tǒng)，主電路總電阻系統(tǒng)，主電路總電阻R=0.18 ,電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢系電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢系數(shù)數(shù)Ce=0.2Vmin/r。如果要求調(diào)速范圍。如果要求調(diào)速范圍 D = 20，靜差，靜差率率s 5%，n采用開環(huán)調(diào)速能否滿足？采用開環(huán)調(diào)速能否滿足？n若要滿足這個(gè)要求，系統(tǒng)的額定速降若要滿足這個(gè)要求，系統(tǒng)的額定速