运动控制第2讲.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1.2,直流电源,常见可控直流电源的种类：,静止式可控整流器,用静止式的可控硅整流器，以获得可调的直流电压。,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，以产生可变的平均电压。,晶闸管,-,电动机系统（,V-M,）,静止式整流器的问题,由于晶闸管的,单向导电性,，它不允许电流反向，给系统的,可逆运行造成困难,。,晶闸管对,过电压、过电流和过高的,d,V,/d,t,与,d,i,/d,t,都十分敏感,，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。,由,谐波与无功功率,引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成,“,电力公害,”。,直流斩波器或脉宽调制变换器,在,铁路电力机车,、,城市电车,和,地铁电力机车,等电力牵引设备上，由恒压直流电网供电，常采用直流串励或复励电动机，使用直流斩波器或脉宽调制变换器来控制电机的起动、制动和调速。,直流斩波器的基本结构,a,）,原理图,b,）,电压波形图,t,O,u,U,s,U,d,T,t,on,控制电路,M,为了节能，并实行无触点控制，,现在多用电力电子开关器件，如快速晶闸管、,GTO,、,IGBT,、,IGCT,等。,采用简单的单管控制时，称作,直流斩波器,，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，,脉宽调制变换器,（,PWM-Pulse Width Modulation,）,。,斩波电路三种控制方式,T,不变，变,t,on,脉冲宽度调制（,PWM,）,t,on,不变，变,T,脉冲频率调制（,PFM,）,t,on,和,T,都可调，改变占空比,混合型,PWM,系统的优点,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,PWM,系统的优点（续）,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,小结,V-M,系统在上世纪,6070,年代得到广泛应用，目前,主要用于大容量系统,。,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,。,1.3,V-M,系统的主要问题,本节讨论,V-M,系统的几个主要问题：,（,1,）,触发脉冲相位控制；,（,2,）,电流脉动及其波形的连续与断续；,（,3,）,抑制电流脉动的措施；,（,4,）,晶闸管,-,电动机系统的机械特性,；,（,5,）,晶闸管触发和整流装置的放大系数和,传递函数。,（,1,）触发脉冲相位控制,如图可控整流电路中，,调节触发装置,GT,输出脉冲的相位,，即可很方便地改变可控整流器,VT,输出瞬时电压,u,d,的波形，以及,输出平均电压,U,d,的数值。,等效电路分析,u,d0,I,d,E,u,d0,整流电压瞬时值,E,电动机反电动势,I,d,整流电流瞬时值,L,主电路总电感,R,主电路等效电阻,瞬时电压平衡方程：,整流平均电压：,不同整流电路的整流电压值,*,U,2,是额定相电压的有效值。,相控整流器的电压控制曲线,O,通过设置控制电压限幅值，来限制最大触发角。,（,2,）,电流脉动及其波形的连续与断续,a,）,电流连续,b,）,电流断续,O,a,O,t,t,O,u,a,u,b,u,c,a,u,a,O,i,a,i,b,i,c,i,c,E,U,d,u,d,t,t,u,d,i,d,i,d,u,a,u,b,u,c,u,a,E,U,d,i,a,i,b,i,c,i,c,当电感量较小或负载较轻时,易形成电流断续,（,3,）抑制电流脉动的措施,设置平波电抗器（滤波）,增加整流电路相数（电源侧变,m,）,采用多重化技术（负载侧变,m,）,平波电抗器计算,平波电抗器的计算思路可以参考,”,一种直流拖动系统中平波电抗器的电感量计算,”,单相桥式全控整流电路,三相半波整流电路,三相桥式整流电路,多重化整流电路（,12,脉波）,