第五章電動機的調(diào)速系統(tǒng)第一節(jié)概述電動機的調(diào)速系統(tǒng)有直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩大類。

一、直流調(diào)速系統(tǒng)

直流電動機的方程式：

Ea=CeΦnT=Cm

ΦIaU=Ea+IaRa第五章電動機的調(diào)速系統(tǒng)第一節(jié)概述電動1

二、交流調(diào)速系統(tǒng)

根據(jù)，所以交流電動機有三種調(diào)速方法：變極調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和變頻調(diào)速。第二節(jié)有靜差直流自動調(diào)速系統(tǒng)1.單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)（轉(zhuǎn)速負反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)）直流電動機的調(diào)速有三種方法：1.電樞回路串電阻調(diào)速，為有級調(diào)速；2.弱磁調(diào)速，可實現(xiàn)無級調(diào)速，為恒功率調(diào)速，調(diào)速范圍小，一般在高于額定轉(zhuǎn)速時應(yīng)用；3.調(diào)壓調(diào)速，可實現(xiàn)無級調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，調(diào)速范圍大，一般在低于額定轉(zhuǎn)速時應(yīng)用，應(yīng)用范圍廣。二、交流調(diào)速系統(tǒng)第二節(jié)有靜差直流自動調(diào)2UC－+Ug△U+－Rf放大器U0R1M－Ud負載TG++－UfKpKtrUC－+Ug△U+－RfU0R1M－Ud負載TG++－UfK3系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的關(guān)系如下：△U=Ug－Uf①UC=Kp△U②Ud=KtrUC③在反饋環(huán)節(jié)中Uf=αn④直流電動機的電壓和電動勢方程為：Ud=E－IdR∑，E=CeΦn，則系統(tǒng)的開環(huán)特性為：將①、②、③、④各式帶入⑤式，得系統(tǒng)的閉環(huán)特性：⑤式中Kn=αKpKmKtr為系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)。系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的關(guān)系如下：將①、②、③、④各式帶入⑤式，得系統(tǒng)的4特點：（1）當給定電壓不變時，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速降的1/（1+K）倍，閉環(huán)系統(tǒng)的理想空在轉(zhuǎn)速為開環(huán)系統(tǒng)的1/（1+K）倍。（2）若要維持系統(tǒng)的運行速度不變，閉環(huán)時的給定電壓要比開環(huán)時的給定電壓相應(yīng)提高（1+K）倍。（3）只要系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)K足夠大，就可以把系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降減小到允許的范圍內(nèi)，而且閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍是開環(huán)系統(tǒng)的（1+K）倍，即K越大，系統(tǒng)的靜態(tài)性能越好。（4）閉環(huán)系統(tǒng)能有效地抑制一切被包在反饋環(huán)內(nèi)的擾動作用，但對給定電壓和反饋檢測元件本身的誤差是無能為力的。特點：52.電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)

具有轉(zhuǎn)速負反饋的自動調(diào)速系統(tǒng)，在調(diào)速指標方面是不錯的，但它需要一臺測速發(fā)電機，而且測速發(fā)電機的要求很高，與電動機同軸連接。這不僅增加了成本，增添了維護上的困難，還會因為附帶產(chǎn)生交流干擾問題，給調(diào)試和運行帶來麻煩。因此，對于某些要求不高調(diào)速系統(tǒng)，可采用電壓負反饋形式。2.電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)

具有轉(zhuǎn)6R2UdR0R0+UgU0RpM－+－KpKtr+－∞R′RfR1Ufv式中R0為電源的內(nèi)阻，Ra為電動機電樞繞組的內(nèi)阻。R2UdR0R0+UgU0RpM－+－KpKtr+－∞R′R7特點：（1）電壓負反饋電阻接在電樞前面，它只能使主回路上的電壓變化得到補償，而電動機上的電壓變化沒有得到補償，即電壓負反饋只把由整流裝置內(nèi)阻引起的靜態(tài)速降減小到1/（1+K），由電樞電阻引起的速降仍和開環(huán)時一樣。（2）電壓負反饋適用于調(diào)速范圍D＜10，靜差率是S=15%~30%的場合。（3）電壓負反饋調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性比同等放大倍數(shù)的轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)差。（4）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，但在低速時容易發(fā)生停轉(zhuǎn)現(xiàn)象。特點：8R13.電壓負反饋加電流正反饋直流調(diào)速系統(tǒng)電壓負反饋系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落較大，即靜特性不夠理想，這是因為電動機電樞電阻上的電壓降所引起的轉(zhuǎn)速降落未得到補償，為了補償電樞電阻壓降IaRa，故在電壓負反饋的基礎(chǔ)上增加一個電流正反饋環(huán)節(jié)。+－R2UdR0R0+UgU0RpM－+－KpKtr+－∞R′RfR3LRfR13.電壓負反饋加電流正反饋直流調(diào)速系統(tǒng)+－R2UdR0R9增加電流正反饋，就是把一個反映電動機電樞電流大小的量IaRa取出，也加到比例調(diào)節(jié)器的輸入端。由于是正反饋，調(diào)節(jié)器的輸入信號反映了負載電流的增減，即當負載電流Ia增加時，調(diào)節(jié)器的輸入信號也增加，使晶閘管整流器輸出電壓Ud也增加，以補償電樞電阻所產(chǎn)生的壓降。

特點：（1）電流正反饋反映的物理量是電動機負載的大小，不是被調(diào)量電壓和轉(zhuǎn)速的大小。（2）電流正反饋是一種補償環(huán)節(jié)，不是反饋環(huán)節(jié)。（3）在電流正反饋對轉(zhuǎn)速進行補償中，負載增加，轉(zhuǎn)速量上升；負載減小時，則反之。（4）這種調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍沒有轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)寬，適用于D≤20，s>10%的場合。增加電流正反饋，就是把一個反映電動機電樞電流大104.帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速負反饋雖然解決了靜態(tài)速降等問題，但沒解決啟動電流的問題，要限制啟動電流，必須加電流負反饋。但是，電流負反饋的引入會使系統(tǒng)的靜特性變得很軟，不能滿足一般調(diào)速系統(tǒng)的要求，電流負反饋的限流作用只應(yīng)在啟動和堵轉(zhuǎn)時存在，在正常運行時必須去掉。nn0IdIdu4.帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)11－U0UdR0R0UgU0RpM－KpKtr+－∞R′RfLRfR3+－R1V1+IaTGR2++Ufi+Ufn帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速負反饋直流調(diào)速系統(tǒng)－U0UdR0R0UgU0RpM－KpKtr+－∞R′RfL12特點：（1）電動機啟動時，電流截止負反饋起作用，從而限制啟動電流。正常工作時，電流截止負反饋作用很少。（2）當系統(tǒng)工作超過額定值時，電流截止負反饋起作用，從而保證系統(tǒng)的安全。（3）電流截止負反饋采用的方法有電壓比較法和在反饋回路中串聯(lián)一個穩(wěn)壓二極管。第三節(jié)無靜差直流自動調(diào)速系統(tǒng)一、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)特點：第三節(jié)無靜差直流自動調(diào)速系統(tǒng)13C－UdR0R0UgU0RpM+－Kp+∞R′RfLTGR2+UctUn比例調(diào)節(jié)過程：在△Un的作用下，PI調(diào)節(jié)器立即輸出比例調(diào)節(jié)部分△Uct=KP△Un,它使晶閘管整流輸出電壓增加△Ud。這個電壓使電動機轉(zhuǎn)速迅速回升，其大小與偏差電壓△Un成正比，即△Un越大，調(diào)節(jié)作用越強，電動機轉(zhuǎn)速回升也就越快。當轉(zhuǎn)速回升到原來的轉(zhuǎn)速n1以后，△Ud也減到零。這表明與偏差成比例的調(diào)節(jié)作用與偏差共存亡，偏差不存在，比例調(diào)節(jié)作用便結(jié)束。－C－UdR0R0UgU0RpM+－Kp+∞R′RfLTGR214積分調(diào)節(jié)過程：積分部分的輸出電壓正比于偏差電壓的積分，積分作用使晶閘管整流輸出電壓增長量△Ud增長的速度與偏差電壓△Un成正比。開始階段，△n較小，△Un也較小，△Ud增長得十分緩慢；當△n最大時，△Ud增長得最快；在調(diào)節(jié)過程的末段，電動機轉(zhuǎn)速開始回升，△n減小,△Ud的增長也變慢，當△n完全等于零時△Ud便停止增長，之后就一直保持這個數(shù)值不變。積分作用雖然不再增長，但它卻記住了以往積累的調(diào)節(jié)結(jié)果。正因為如此，整流輸出電壓在最后被保持在比原來數(shù)值Ud高出△Ud的新的數(shù)值上?！鱑d是比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器的綜合效果?？梢钥闯觯还茇撦d怎樣變化，積分調(diào)節(jié)作用要把負載變化的影響完全補償?shù)簦罐D(zhuǎn)速回升到原來的轉(zhuǎn)速，這就是無靜差調(diào)節(jié)過程。積分調(diào)節(jié)過程：積分部分的輸出電壓正比于偏差電壓15二、速度、電流雙閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)由PI調(diào)節(jié)器組成的無靜差調(diào)速系統(tǒng)消除了靜差，但電動機的啟動過程較長，生產(chǎn)效率低。為了解決該問題，最好是在不超過電動機最大電流的情況下，讓電動機在較大電流下啟動。為了實現(xiàn)在允許條件下最快啟動，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值idm的恒流過程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負反饋可以保持該量基本不變，因此采用電流負反饋可以得到近似的恒流過程。t0idmidlnid二、速度、電流雙閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)t0idmi16電流調(diào)節(jié)器ACR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRR0UctR0Ui*～－UdR0R0△UisU0RpM+－TGR2+TAUnCnKp+－RbRnLIdCiKp+－R′RiGTVUi該系統(tǒng)采用了兩個PI調(diào)節(jié)器，其中ASR為速度調(diào)節(jié)器，稱為外環(huán)；ACR為電流調(diào)節(jié)器，稱為內(nèi)環(huán)。兩環(huán)進行串聯(lián)。啟動時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，作用很小，只有電流調(diào)節(jié)器起作用，系統(tǒng)在允許的最大電流下快速啟動。啟動完畢，速度調(diào)節(jié)器退出飽和，起轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用。在整個控制過程中只有速度調(diào)節(jié)器會飽和，電流調(diào)節(jié)器不會飽和。+－+－+△UicUn*電流調(diào)節(jié)器ACR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRR0UctR0Ui*～－Ud17速度、電流雙閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)的工作過程

1.啟動過程

速度、電流雙閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)的啟動分為以下三個階段。

（1）第一階段即電流上升階段突加給定電壓Un*后，由于轉(zhuǎn)速很低，Un較小，所以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器進入飽和狀態(tài)，輸出限幅值U*im，這個電壓加到電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入端，使Uct上升，從而使整流電壓、電樞電流很快上高，直到設(shè)計時所選定的電流最大值Idm為止。此階段因為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和而失去調(diào)節(jié)作用。

（2）第二階段即恒流升速階段

從電流升到最大值Idm開始，到轉(zhuǎn)速升到給定值為止，這是啟動過程的主要階段。速度、電流雙閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)的工作過程18在這個階段中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR一直處于飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)速環(huán)不起作用，電流保持恒值Idm不變，所以稱為恒流升速階段。在啟動過程中，由于轉(zhuǎn)速和反電動勢線性增長，因而電流環(huán)必須發(fā)揮作用，使電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓Uct也按線性增長，才能克服反電動勢的擾動，保持電流恒定，即電流調(diào)節(jié)器不應(yīng)飽和。

第三階段即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在這個階段才起作用。開始時，轉(zhuǎn)速已上升到給定值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓相平衡，輸入偏差為零，但由于積分的作用，其輸出仍然維持在限幅值，電動機仍然在最大電流下加速，直至轉(zhuǎn)速超調(diào)。超調(diào)后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入端出現(xiàn)負的偏差電壓，使它退出飽和，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器開始轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。由于電流調(diào)節(jié)器的輸入發(fā)生了變化，故電流調(diào)節(jié)器也起調(diào)節(jié)作用，由于轉(zhuǎn)速環(huán)是外環(huán)，起主導作用，最后使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在給定的轉(zhuǎn)速上。在這個階段中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR一直處于飽和狀19

2.負載變化時的自動調(diào)節(jié)過程當負載最大時，自動調(diào)節(jié)過程如下：由于負載最大，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓最大，其輸出開始增加，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓也增大，其輸出開始增加，在電流調(diào)節(jié)器的作用下，使電流增加并超過負載電流，轉(zhuǎn)速開始回升，經(jīng)過一段時間的調(diào)節(jié)，使電動機轉(zhuǎn)速重新回到給定轉(zhuǎn)速。

3.電動機堵轉(zhuǎn)時的自動調(diào)節(jié)過程電動機堵轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器迅速飽和，由于Id>Idm使△Uic>0，從而使電流調(diào)節(jié)器的輸出迅速下降，Ud和Id迅速下降，轉(zhuǎn)速急劇下降。但由于電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用，使Id維持Idm不變，直到堵轉(zhuǎn)為止。2.負載變化時的自動調(diào)節(jié)過程20轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用可以歸納如下：（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用①使電動機轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓Ug變化，保證穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速無靜差。②對負載擾動起抗擾作用。③其輸出限幅值決定允許的最大電流，在啟動時給出最大電流給定信號Uim。（2）電流調(diào)節(jié)器的作用①對電網(wǎng)電壓擾動起及時抗擾作用。②啟動時保證獲得恒定的最大允許電流。③當電動機過載或堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起到快速的安全保護作用。④在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流Id跟隨給定電壓Ug的變化。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特性：（1）啟動時，速度調(diào)節(jié)器飽和，作用小，主要依靠電流調(diào)節(jié)器起作用。（2）負載突然增加時，主要依靠電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用清除轉(zhuǎn)速偏差。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用可以歸納如下：21第四節(jié)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)一、可逆調(diào)速系統(tǒng)的基本概念

1.兩組晶閘管反并聯(lián)的變流裝置由于晶閘管整流裝置的電流不能反向，所以在電動機需要反轉(zhuǎn)和回饋制動時，必須需要兩套反并聯(lián)的變流裝置。MIdId+－+－～正組VF反組VR第四節(jié)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)一、可逆調(diào)速系統(tǒng)的基本概念222.電動機的四象限運行及正反組變流器的狀態(tài)T－T－nnVF+－Udβ－+M電能EdnIdVR電網(wǎng)發(fā)電機運行+－VFUdα－+M電能EdnIdVR電網(wǎng)電動機運行正轉(zhuǎn)逆變正轉(zhuǎn)整流VF－+Udα+－M電能EdnIdVR電網(wǎng)電動機運行反轉(zhuǎn)整流－+VFUdβ+－M電能EdnIdVR電網(wǎng)發(fā)電機運行反轉(zhuǎn)逆變2.電動機的四象限運行及正反組變流器的狀態(tài)T－T－nnVF+233.可逆電路中的環(huán)流所謂環(huán)流是指不流過電動機而直接在兩組變流器之間流通的短路電流。+VF－+MVR－Ic環(huán)流的存在會增加損耗、降低效率，過大的環(huán)流會損壞晶閘管，因此必須控制環(huán)流。但少量環(huán)流的存在也有有利的一面，它有利于晶閘管中電流的連續(xù)，保證電流無間斷的反向，加速反向時的過渡過程。3.可逆電路中的環(huán)流所謂環(huán)流是指不流過電動機24可逆調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)環(huán)流的有無，分為有環(huán)流系統(tǒng)和無環(huán)流系統(tǒng)兩大類。二、α=β配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)1.α=β工作制配合控制在這種工作之中，若正組工作在整流狀態(tài)，則讓反組工作在逆變狀態(tài)，且α=β，或讓α>β，所以消除直流環(huán)流的條件是α≥β。+VF+－MVR－整流逆變UdFUdR可逆調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)環(huán)流的有無，分為有環(huán)流系統(tǒng)和無25在這種工作制中，由于反組晶閘管中沒有電流流過，也沒有電能回饋電網(wǎng)，只是等待逆變，所以稱為待逆變狀態(tài)。當需要制動時，可以同時改變正反組的觸發(fā)延遲角，即同時降低UdF和UdR，一旦電動機的反電動勢Ed>UdF和UdR，正組VF的整流電流將被截止，而進入等待整流狀態(tài)。而反組進入逆變狀態(tài)，將電能回饋給電網(wǎng)，實現(xiàn)回饋制動。

在這種工作制中，雖然沒有直流平均環(huán)流，但由于整流和逆變的瞬時電壓并不相等，仍然存在瞬時環(huán)流，故將這種系統(tǒng)稱為α=β配合控制的有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。在這種工作制中，由于反組晶閘管中沒有電流流過262.系統(tǒng)組成和原理L1~L4為環(huán)流電抗器；Ld為平波電抗器；ASR和ACR分別為轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器；AR為反相器；GTF和GTR分別為正反向觸發(fā)器;TA為電流互感器。Un－GTR－+－KFKRUn*+ASRUi*－ACR+L2L1+－MLdUdofUdor－TAEIdL3L4－1ARUcGTF+TG+UiUctVFVR2.系統(tǒng)組成和原理L1~L4為環(huán)流電抗器；L27當Uct=0時，兩組觸發(fā)裝置的觸發(fā)延遲角αFO和βRO均整定為90°。Uct增大時，一方面αF減小，正組變流器進入整流狀態(tài)，整流電壓Udof增大；另一方面βR減小，反組變流器進入逆變狀態(tài)Udof增大，在整個控制過程中始終保持α=β，從而保持了α=β配合控制。3.系統(tǒng)的工作過程

由于系統(tǒng)的啟動與不可逆調(diào)速系統(tǒng)沒有區(qū)別，因此只以正轉(zhuǎn)制動過程為例分析。當Uct=0時，兩組觸發(fā)裝置的觸發(fā)延遲角αF28UnGTR+－KFKRUn*ASRUi*ACRL2L1MLdUdofUdorTAEIdL3L4－1ARUcGTFTGUiUctVFVR++++++α=β配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)正向運行時的極性UnGTR+－KFKRUn*ASRUi*ACRL2L1MLd291）本橋逆變階段發(fā)出停車指令后，Un*=0，速度調(diào)節(jié)器ASR的輸入為－Un，則ASR輸出正飽和值U*im，電流調(diào)節(jié)器ACR在U*im和電流反饋信號Ui的共同作用下，ACR的輸出電壓變成負的限幅值Uctm，因而使正組變流器進入βmin=30°的逆變狀態(tài)，而反組處于αmin=30°整流狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)速和反電動勢來不及產(chǎn)生明顯的變化，而電流迅速下降，則在平波電抗器兩端感應(yīng)出很大的電壓，由于，所以，Id通過正組橋把儲存在電抗器中的能量迅速逆變回饋電網(wǎng)，而反組并不能真正輸出整流電流。1）本橋逆變階段30EUnGTR+－KFKRUn*ASRUi*ACRL2L1MLdUdofUdorTAIdL3L4－1ARUctGTFTGUiUctVFVR+++++α=β配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)本橋逆變時的極性++EUnGTR+－KFKRUn*ASRUi*ACRL2L1ML312）反橋制動階段

①反接制動階段

當電動機電樞電流Id下降到零時，本橋逆變結(jié)束。平波電抗器中的感應(yīng)電壓下降，電流開始反向，這時，反組仍處于整流狀態(tài)，在反組整流電壓和反電動勢E的共同作用下，反向電流迅速增長，電動機處于反接制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速開始下降。在該階段反組和電動機將電能儲存在電感中。2）反橋制動階段32EUnGTR+－KFKRUn*ASRUi*ACRL2L1MLdUdofUdorTAIdL3L4－1ARUctGTFTGUiUctVFVR++++++α=β配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)反接制動時的極性EUnGTR+－KFKRUn*ASRUi*ACRL2L1ML33

②反橋逆變階段當反向電流達到－Idm并略有超調(diào)時，電流調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓變負，其輸出電壓Uct退出飽和并急劇減小，然后反向(Uct由負變正)，使反組橋重新回到逆變狀態(tài)，正組回到整流狀態(tài)。此后在電流調(diào)節(jié)器的作用下力圖維持最大反向電流，使電動機回饋制動。當轉(zhuǎn)速降低時，轉(zhuǎn)速負反饋信號Un減小，但只要其極性不變，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器仍一直在維持限幅值，直至轉(zhuǎn)速為零時，主電路中仍有－Idm的制動電流，迫使轉(zhuǎn)速超調(diào)。一旦n變負，Un也反號，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出才退出限幅值并急劇減小，－Idm迅速減小到零，轉(zhuǎn)速在負載的作用下又回到零，制動過程結(jié)束。②反橋逆變階段34EUnGTR+－KFKRUn*ASRUi*ACRL2L1MLdUdofUdorTAIdL3L4－1ARUctGTFTGUiUctVFVR++++α=β配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)回饋制動時的極性+EUnGTR+－KFKRUn*ASRUi*ACRL2L1ML35三、邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)三、邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)36電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件372.可逆系統(tǒng)對無環(huán)流邏輯控制裝置的要求2.可逆系統(tǒng)對無環(huán)流邏輯控制裝置的要求38電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件39（1）電平檢測器（1）電平檢測器40電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件41電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件42電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件43電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件44時時間。時時間。45電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件46第五節(jié)異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)第五節(jié)異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)47電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件48電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件490050第六節(jié)異步電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)一、變頻調(diào)速的基本原理與基本控制方式第六節(jié)異步電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)一、變頻調(diào)速的基本原理與基51

2.變頻調(diào)速的基本控制方式

1）額定頻率以下的恒磁通變頻調(diào)速由于Φ∝E1/f1，為保持Φ為常數(shù)，必須使E1/f1為常數(shù)。但由于E1不容易測量，而電動機工作時，E1≈U1，所以常采用U1/f1=常數(shù)的方式進行變頻調(diào)速，且屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

2）額定頻率以上的弱磁調(diào)速當f1>fN時，由于電源電壓的限制，U1只能等于UN，所以，隨著f1的升高，Φ只有下降，即弱磁調(diào)速，且屬于恒功率調(diào)速。2.變頻調(diào)速的基本控制方式52二、變頻器的分類及其特點分類交—交變頻（直接變頻）交—直—交變頻（間接變頻）電壓源型電流源型脈沖幅度調(diào)制（PAM）和脈沖調(diào)制式：PWM式和SPWM式二、變頻器的分類及其特點分類交—交變頻（直接53交—交變頻（直接變頻）與交—直—交變頻（間接變頻）的比較。交—交變頻（直接變頻）與交—直—交變頻（間接54

1.交—交變頻（直接變頻）如果正組變流器和反組變流器輪流導通，在在負載上便可獲得交變的電壓uo，uo的幅值可以通過改變變流器的控制角α加以調(diào)節(jié)，uo的頻率則由兩組變流器輪流導通的切換頻率所決定。由于變頻器的輸出電壓是經(jīng)過晶閘管變流后得到的，所以輸出頻率不可能高于電網(wǎng)頻率。正組反組u0u0t1.交—交變頻（直接變頻）正反u0u0t552.交—直—交變頻（間接變頻）（1）按直流側(cè)電源性質(zhì)分：電壓源型電流源型。C負載電源L負載電源電壓源型電流源型2.交—直—交變頻（間接變頻）56電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件57

（2）按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分：

有脈沖幅度調(diào)制（PAM）和脈沖調(diào)制式兩種方式。

1）脈沖幅度調(diào)制（PAM）它是通過改變直流側(cè)的電壓幅值進行調(diào)壓的。在變頻器中，逆變器只負責調(diào)節(jié)輸出頻率，而輸出電壓則由相控整流器或直流斬波器通過調(diào)節(jié)直流電壓實現(xiàn)。（2）按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分：582）脈沖調(diào)制式又分為PWM（脈寬調(diào)制）式和SPWM（正弦波調(diào)制）式

主要特點是整流電路采用二極管電路，逆變電路采用大功率的晶體三極管或絕緣柵雙極晶體管等全控型器件。2）脈沖調(diào)制式又分為PWM（脈寬調(diào)制）式和S59電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件602.正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）方式

參考信號（調(diào)制信號）：在脈寬調(diào)制中，把期望的波形稱為參考信號（調(diào)制信號）。

載波信號：受參考信號調(diào)制的信號稱為載波信號。

正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）：把參考信號為正弦波的脈寬調(diào)制方式稱為正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）方式。在SPWM方式中參考信號為正弦波，而載波信號為三角波。2.正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）方式61

SPWM調(diào)制的原理：在采樣控制理論中的一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖，加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。SPWM法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，即SPWM波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。脈寬調(diào)制中從調(diào)制脈沖的極性上又分為單極性和雙極性兩種。SPWM調(diào)制的原理：脈寬調(diào)制62VT1VT2VT3VT4+－+－UdVT1VT2VT3VT4+－+－Ud當調(diào)制正弦波瞬時值高于載波三角波瞬時值時，三極管導通，輸出電壓為Ud；當調(diào)制正弦波瞬時值低于載波三角波瞬時值時，三極管截止，輸出電壓為0。調(diào)整正弦波的幅值和頻率即可達到調(diào)節(jié)輸出交流電壓幅值和頻率的目的。VT1VT2VT3VT4+－+－UdVT1VT2VT3VT4631）單極性的SPWM調(diào)制方式

由于三角波的極性為單方向的，故稱為單極性SPWM逆變器。其工作特點是：同一橋臂的上、下管各工作調(diào)制正弦波的半個周期。如U相上的兩個三極管V1和V4，在正弦波的正半周內(nèi)V1按正弦脈寬規(guī)律交替導通和截止，而V2始終保持關(guān)斷；在正弦波的負半周V2工作，而V1保持關(guān)斷。1）單極性的SPWM調(diào)制方式64電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件65電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件66電動機的調(diào)速系統(tǒng)ppt課件67三、位置移動數(shù)字顯示系統(tǒng)在位置移動數(shù)字顯示系統(tǒng)中，常用的檢測元件有感應(yīng)同步器、光柵、磁柵等。1.感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器是用來測量直線或轉(zhuǎn)角的一種位置檢測器件。測量直線位置的有直線感應(yīng)同步器；測量轉(zhuǎn)角的有圓感應(yīng)同步器。（1）感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)感應(yīng)同步器是一種電磁式的位置檢測傳感器。主要部件包括定尺和滑尺。定尺和滑尺做在相對移動的兩個部件上，兩者平行放置，保持0.2~0.3mm間隙。三、位置移動數(shù)字顯示系統(tǒng)（1）感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)68（2）工作原理滑尺與定尺互相平行，并保持一定的距離，當向滑尺上的繞組通以交流激磁電壓時，激磁信號在空間將產(chǎn)生一個和電壓同角頻率的磁場。磁場切割定尺導片，由于電磁感應(yīng)，在定尺繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，當定尺與滑尺的繞組重合時，如右圖中A點所示，這時感應(yīng)電壓最大。B點感應(yīng)電壓為零，C點感應(yīng)電壓值與A點位置相同但極性相反，D點感應(yīng)電壓又變?yōu)榱悖斠苿拥揭粋€極距時即圖中E點位置時，情況和A點位置相同，這樣在滑尺移動一個節(jié)距的過程中感應(yīng)電壓變化了一個余弦波形。感應(yīng)同步器就是利用這個感應(yīng)電壓的變化進行位置檢測的。根據(jù)不同的激磁供電方式，感應(yīng)同步器的工作狀態(tài)可分為相位工作狀態(tài)和幅值工作狀態(tài)。（2）工作原理69（3）感應(yīng)同步器的特點

1）精度高。2）測量長度不受限制。3）對環(huán)境的適應(yīng)性強。4）維護簡單、壽命長。5）抗擾能力強、工藝性好、成本較低，便于復制和成批生產(chǎn)。（4）感應(yīng)同步器安裝是使用的注意事項1）感應(yīng)同步器在安裝時必須保持兩尺平行、兩平面間的間隙約為0.25mm，傾斜度小于0.5°，裝配面波紋度在0.01mm/250mm以內(nèi)?；咭苿訒r，晃動的間隙及不平行度誤差的變化小于0.1mm。2）感應(yīng)同步器大多數(shù)在容易被切屑及切屑液浸入的地方，所以必須加以防護，否則切屑夾在間隙內(nèi)，會使滑尺和定尺的繞組刮傷或短路，使裝置發(fā)生誤動作及損壞。3）同步回路中的阻抗和激磁電壓不對稱以及激磁電流失真度超過2%，將對檢測精度產(chǎn)生很大的影響，因此在調(diào)整系統(tǒng)時，應(yīng)加以注意。4）由于感應(yīng)同步器感應(yīng)電勢低，阻抗低，所以應(yīng)加強屏蔽以防干擾。（3）感應(yīng)同步器的特點702.光柵：光柵也是位置檢測元件之一。1.標尺光柵（長光柵）2.指示光柵（短光柵）3.硅光電池4.光源和透鏡baW（1）光柵的組成和工作原理下面以透射光柵為例介紹光柵的組成工作原理。1）光柵尺光柵通常由兩塊光柵尺組成，其中長的一塊稱為主光柵或標尺光柵，要求與行程等長，短的一塊稱為指示光柵。兩光柵上均勻地刻有相互平行、透光和不透光相間的線紋，這些線紋與兩光柵相對運動的方向垂直。其中，白的