1、交直流調速方法 西北工業(yè)大學馬瑞卿 2013年3月20日一、直流調速系統(tǒng)l1.1 直流調速的特點與調速方法l直流調速系統(tǒng)采用他勵直流電機（含永磁式），直流電機機械特特性為向下傾斜的直線，適合于大多數(shù)反抗性、摩擦性負載。l直流電機勵磁回路與電樞回路相互正交，無耦合，調速方便、平滑性好，可以實現(xiàn)寬范圍調速，得到了廣泛的應用。一度被電機界譽為“調速電機”，用于伺服控制成為直流伺服系統(tǒng)。l直流電機的機械特性：l直流電機調速方法：l調壓調速無級平滑、效率高、恒轉矩、硬度不變、易實現(xiàn)l電樞回路串電阻有級、效率低、特性軟l弱磁升速連續(xù)平滑、效率高、特性較軟、恒功率emTeaeTCCRCUn22一、直流調速系

2、統(tǒng)l1.2 直流電機的調壓調速 采用PWM技術：l不可逆系統(tǒng)l集電極串電機l射極串電機l可逆系統(tǒng)：l半橋借助電容形成中點l全橋典型“H” 橋結構：l上下同斬l上斬下不斬l下斬上不斬l上下輪斬l對角線交替斬波TS1,S4S2,S3G1,G4G2,G3對角線交替斬波一、直流調速系統(tǒng)l1.3 某電動舵機系統(tǒng)的組成 由于電機加上大減速比的減速器，成為一個大慣量系統(tǒng)，所以，系統(tǒng)的位置環(huán)采用PI調節(jié)可實現(xiàn)無靜差控制，確保位置控制精度，而速度環(huán)和電流環(huán)作為中間環(huán)節(jié)，采用比例（P）控制即可實現(xiàn)系統(tǒng)快速性要求，對系統(tǒng)穩(wěn)定性有益，PI和P型調節(jié)屬于經(jīng)典控制，原理清晰，比較常用，參數(shù)整定比較好實現(xiàn)。調節(jié)控制參數(shù)，可

3、以調節(jié)系統(tǒng)的上升時間和振蕩次數(shù)，從而滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性要求。 一、直流調速系統(tǒng)l1.4直流電動機傳遞函數(shù) l電樞回路的瞬態(tài)方程：l運動系統(tǒng)的傳動方程：l折算后總的飛輪矩：l工程上 ，取 =0.20.3 l將上面幾個關系式進行拉普拉斯變換：l ， 為電樞回路的時間常數(shù)（s） 直流電動機方塊圖 aaaaeiRdtdiLnCUdtdnGDdtdJTTLem3752222ZdGDGDGD22)1 (GDGDaaaaaaaIsTRIsLREU)1 ()(JnsTTLemaaaRLT/一、直流調速系統(tǒng)l1.4直流電動機傳遞函數(shù)l輸入為電壓，輸出為轉速時的電機的傳遞函數(shù)l電機的機電時間常數(shù)l工程上常將

4、直流電動機的傳遞函數(shù)簡化為一階慣性環(huán)節(jié)l舵回路結構方塊圖： )(1/12sGsTTsTCUndjdajde222375TeaTeajdCCRGDCCJRTsTKsTTsTCsGDajdajded11/1)(2一、直流調速系統(tǒng)l1.5直流調速系統(tǒng)仿真 電機階躍輸入速度響應曲線 電機突加負載的速度曲線 電機突加負載的電流曲線 一、直流調速系統(tǒng)l國外電動舵機一、直流調速系統(tǒng)l1.6 直流電機的控制l模擬控制可進行開/閉環(huán)調速、電路簡單實用 。其中閉環(huán)采用放大器（PI）作調節(jié)器，模擬給定。l單片機控制也可進行開/閉環(huán)調速，抗干擾性強，閉環(huán)速度檢測需用A/D或V/F，可進行數(shù)字調節(jié)和數(shù)顯。l傳遞函數(shù)：一般可近似為慣性環(huán)節(jié)。l系統(tǒng)可采用型或 型進行參數(shù)整定。一、直流調速系統(tǒng)l1.7直流電機的調速應用舉例（1）模擬控制555時基電路產生PWM信號，轉向控制采用邏輯切換；速度檢測采用測速發(fā)電機，簡單系統(tǒng)可采用反電勢間接檢測速度，實現(xiàn)閉環(huán)控制。（2）數(shù)字控制簡單采用8031、復雜采用DSP，PWM信號產生采用定時器，閉環(huán)最好采用內置A/D的單片機。（3）位置伺服控制位置、速度、電流三閉環(huán)串級控制，其中：電流采樣簡單使用直流母線串聯(lián)精密采樣電阻，復雜采用電流傳感器（隔離）一、直流調速系統(tǒng)l1.8 直流調速方法l直流電機的缺點是：有換向火花、電磁噪聲與電磁干擾、電刷與換向器