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直流电动机调压调速可控整流电源设计 (2)

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直流电机调速控制ppt课件

直流电机调速控制ppt课件
光电光电耦合器
参考教材 电子技术基础 维修电工 电机与变压器 p半pt精导选体版变流技术 电力电子技术 元器件手册 上21 网
④反馈信号用光电耦合电路取样。
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术 电力电子技术 自动控制原
理 上网
ppt精选版
22
⑤可控整流电路和电机励磁电源的 改进
调速系统分交流和直流调速系统， 由于直流调速系统的调速范围广，静 差率小、稳定性好以及具有良好的动 态性能。因此在相当长的时期内，高 性能的调速系统几乎都采用了直流调 速系统。
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8
这就是所谓的电 源—电动机调速 系统（V—M） 系统，它属于开 环系统。
用晶闸管触发可控整流电路 实现电枢电压可调，从而达到改 变电机转速的目的。
参考教材
电子技术基础 维修电工（技 师 高级技师） 半导体变流技 术 电力电子技术 自动控制原 理 电机与变压器 上网
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23
⑥调速旋纽的改进
1、触摸式音量控制器代替RP22速度控制电位 器。
2、将电路改动后试运行。
参考教材 电子技术基础 上网
场效应管增强型N-MOS
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⑦全电路测量与调试
④电路中反馈信号直接在主电路取样，设备维护和检修 时有安全隐患，建议用光电耦合器隔离取样。
⑤可控整流电路和电机励磁电源有改进空间。
⑥手动调速旋纽使用时间长了会接触不良，影响系统稳 定，建议用触摸式电压调节器来改进。
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17
2、在原电路基础上提出改进意见，并重新绘
制系统原理图。
①用比例调节器代替原来的放大和比 较节。
他励直流电机的调速

(完整版)晶闸管可控整流技术直流电机调速系统设计

(完整版)晶闸管可控整流技术直流电机调速系统设计

目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1。

2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介 (1)1。

3 课题设计要求 (1)1.4 课题主要内容 (2)2 主电路设计 (3)2.1 总体设计思路 (3)2.2 系统结构框图 (3)2。

3 系统工作原理 (4)2。

4 对触发脉冲的要求 (5)3 主电路元件选择 (6)3.1 晶闸管的选型 (6)4 整流变压器额定参数计算 (7)4。

1 二次相电压U2 (7)4.2 一次与二次额定电流及容量计算 (8)5 触发电路的设计 (10)6 保护电路的设计 (12)6.1 过电压的产生及过电压保护 (13)6。

2 过电流保护 (13)7 缓冲电路的设计 (14)8 总结 (17)1 绪论1.1 课题背景当今,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，而自动调速控制系统的应用在现代化生产中起着尤为重要的作用，直流调速系统是自动控制系统的主要形式.由可控硅整流装置供给可调电压的直流调速系统（简称KZ—D系统）和旋转变流机组及其它静止变流装置相比，不仅在经济性和可靠性上有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。

可控硅虽然有许多优点,但是它承受过电压和过电流的能力较差，很短时间的过电压和过电流就会把器件损坏。

为了使器件能够可靠地长期运行,必须针对过电压和过电流发生的原因采用恰当的保护措施.为此，在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧过电压保护;在直流负载侧并联电阻和电容构成直流侧过电压保护;在可控硅两端并联电阻和电容构成可控硅关断过电压保护；并把快速熔断器直接与可控硅串联，对可控硅起过流保护作用。

随着电力电子器件的大力发展，该方面的用途越来越广泛.由于电力电子装置的电能变换效率高，完成相同的工作任务可以比传统方法节约电能10%~40％，因此它是一项节能技术，整流技术就是其中很重要的一个环节.1.2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，采用同步信号为锯齿波的触发电路，本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。

直流电机调速电路发展、现状以及前景综述

直流电机调速电路发展、现状以及前景综述

直流电机调速电路发展、现状以及前景综述摘要：在现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。

对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。

直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，易于在大X围内平滑调速，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起制动和反转，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，至今在金属切削机床、造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域仍有广泛的应用，所以直流调速系统至今仍然被广泛地应用于自动控制要求较高的各种生产部门，是截止到目前为止调速系统的主要形式。

关键词：直流电机；调速系统；直流电机应用；自动控制直流电机发展状况：直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。

无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的。

1831年法拉第发现了电磁感应现象，奠定了现代电机的理论基础。

十九世纪四十年代研制成功了第一台直流电机，经过约七十年，直流电机才趋于成熟阶段。

随着用途的扩大，对直流电机的要求也越来越高，显然，有接触的换向装置限制了有刷直流电机在许多场合的应用，为了取代有刷直流电机的那种电刷——换向器结构的机械接触装置，人们曾经对此做过长期的探索。

早在1915年，美国人Langmil发明了控制栅极的水银整流器，制成了由直流变交流的逆变装置；20世纪30年代，有人提出用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓整流子电机，此种电机由于可靠性差、效率低、整个装置笨重而又复杂，故无实际意义。

科学技术的迅猛发展，带来了半导体技术的飞跃。

开关型晶体管的研制成功，为创造新型电机——无刷直流电机带来了生机。

1955年美国D.Harrison等人首次申请用晶体管换向线路代替电机电刷接触的专利，这就是无刷直流电机的雏形，它由功率放大部分、信号检测部分、磁极体和晶体管开关电路等所组成。

电力电子技术课程设计教案

电力电子技术课程设计教案

一、一、 教学课题学课题: : 电力电子技术课程设计电力电子技术课程设计 二、教学目的和任务二、教学目的和任务 电力电子技术是研究利用电力电子器件、电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，电路理论和控制技术，电路理论和控制技术，实现对电能的控制、实现对电能的控制、变换和传输的科学，其在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。

电力电子技术不但本身是一项高新技术，力电子技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。

而且还是其它多项高新技术发展的基础。

而且还是其它多项高新技术发展的基础。

因此，因此，提高学生的电力电子领域综合设计和综合应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。

通过电通过电力电子技术的课程设计达到以下几个目的：力电子技术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Intel 网检索需要的文献资料。

网检索需要的文献资料。

2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。

、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。

4、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。

、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。

5、提高学生课程设计报告撰写水平。

、提高学生课程设计报告撰写水平。

三、课程设计的基本要求三、课程设计的基本要求1. 教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目注意事项：注意事项： ① 所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周内完成，题目要结合工程实际。

学生也可以选择规定题目方向外的其他电力电子装置设计，如开关电源、调光灯、镇流器、如开关电源、调光灯、镇流器、UPS UPS 电源等，但不允许选择其他班题目方向的内容设计（复合变换除外）。

② 通过图书馆和Intel 网广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计题目。

运动控制期末复习

运动控制期末复习

一、填充题：1. 运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。

2. 转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。

3. 生产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平方率负载。

4. 某直流调速系统电动机额定转速1430/min N n r =，额定速降115/minN n r ∆=，当要求静差率30%s ≤时，允许的调速范围为5.3，若当要求静差率20%s ≤时，则调速范围为3.1，如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是44.6%。

5. 数字测速中，T 法测速适用于 低速，M 法测速适用于高速 。

6. 生产机械对调速系统转速控制的要求有 调速 、稳速和加减速 三个方面。

7.直流电机调速的三种方法是：调压调速、串电阻调速和弱磁调速。

8.双闭环直流调速系统的起动过程分为 电流上升阶段、恒流升速阶段和 转速调节 三个阶段。

9.单闭环比例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应的 改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。

1．恒压频比控制方式是指给异步电动机供电的电压和 频率 之比为常数。

10.异步电机基于稳态模型的控制方法有调压调速和变压变频调速；基于动态数学模型的高性能控制方法有FOC 和DTC 。

11.异步电动机变压变频调速控制特性曲线中，基频以下调速称为恒 转矩 调速，基频以上调速称为恒功率调速。

12.控制变频器逆变部分的常见的脉冲宽度调制技术有（1）以追求电压正弦为目的的SPWM 控制技术，（2）以追求电流正弦为目的的CFPWM 控制技术，（3）以追求磁链正弦为目的的SVPWM 控制技术。

13.转差频率控制的两个基本特点是：（1）定子电压和频率比协调控制保持空隙磁通恒定，（2）气隙磁通不变时，电磁转矩与转差频率成正比。

14.电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积产生感应电动势。

电工技师考试试题选择题

电工技师考试试题选择题

二、选择题1. 复杂电路处在过渡过程中时，基尔霍夫定律仍然成立。

2. 在线性电路中，元件的功率不能用叠加原理计算。

3. 任意一个有源线性二端网络可以等效成一个含有内阻的电压源，该等效电源的内阻和电动势是由网络的参数和结构决定。

4. 在匀强磁场中，通电线圈承受电磁转矩最小的位置，在线圈平面及磁力线夹角等于90°。

5. 某段磁路长度及其磁场强度的乘积，称为该段磁路的磁压。

6. 线圈产生感应电动势的大小正比于通过线圈的磁能量的变化率。

7. 有一组正弦交流电压，其瞬时值表达式如下：u1=Umsin(314t+60°)；u2=Umcos(314t+150°)；u3=Umsin(314t-120°)；u4=Umcos(314t-30°)，其中相位相同的是u1和u48. 在RL串联电路中，已知电源电压为U，若R＝RL，则电路中的无功功率为U2/（2XL）。

9. RC移相电路如图1所示，调节电阻R即可调节输出电压的相位。

当将R从零调至无穷大时，输出电压的移相范围是0°～180°空心线圈穿入磁心后，其电感量、品质因数的变化情况为电感量加大、品质因数加大。

10. 已知理想变压器的一次绕组匝数为160匝，二次绕组匝数为40匝，则接在二次绕组上的1KΩ电阻等效到一次侧后，其阻值为160KΩ。

11. 在纯电容电路中，已知电压的最大值为Um，电流的最大值为Im，则电路的无功功率为UmIm/12. 由LC组成的并联电路，当外加电源的频率为电路谐振率时，电路呈纯阻性。

13. 在RLC并联电路中，当电源电压大小不变而频率从电路的谐振频率逐渐减小到零时，电路中的电流值将由某一最小值渐变到无穷大。

14. RLC并联电路在某一频率下的总阻抗呈感性，若在保持总阻抗仍为感性的前提下增大电源频率，则该电路的功率因数将增大。

15. RLC串联电路发生串联谐振的条件是ωL＝1/ωC。

直流电动机的调速

直流电动机的调速

一概述随着电力电子器件的发展，大功率变流技术前进到一个以弱电为控制，强电为输出的新时代。

直流电机调速系统由于它在技术性能与经济指标上具有优越性，实施技术上也比较成熟，因此在冶金、机械、矿山、铁道、纺织、化工、造纸及发电设备等行业都得到了广泛的应用，已成为工业自动控制领域一个及其重要的组成部分。

一般工业生产中大量应用各种交直流电动机。

直流电动机有良好的调速性能，三相交流桥式全控整流是目前在各种整流电路中应用最为广泛的电力电子电路，在运用到在直流电机调速时可以采用这种电路。

三相交流桥式全空整流最初用途是传动控制，但目前应用的新领域是各种直流电源设计。

前者是三相交流桥式全控整流电路的传统领域，后者则是它当前和未来发展的新领域。

而高频、大功率、高可靠性开关电源是当今电源变换技术发展的重要方向之一。

从我国的实际情况来看很好地采用三相桥式全控整流给直流电机调速仍然有很广泛的应用市场。

这对改善我国科技现状水平，提高经济效益将起着重要作用，所以研究三相桥是全控整流直流调速系统有着深远的意义，它不仅能够大大改善各种机车的调速系统，为其提高安全、快速、低损耗的调速装置，在解决目前国际各国所面临的能源无谓的消耗起到立竿见影的效果。

二设计的总体思路2.1 直流电动机的调速方法采用改变电动机端电压调速的方法。

当额定励磁保持不变，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。

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，在具有恒定直流供电电源的地方，实现脉冲调压调速由于工矿企业中大多为交流电源，因此前一种情况应用最广。

晶闸管变流装置输出的直流脉动电压U加在电抗器L和电动d机电枢两端，L起滤波作用以及保持电流连续。

改变晶闸管触发电路的移相控制电压U，就可改变触发脉冲的控制角。

DSC-32 直流调速 2

DSC-32 直流调速 2

DSC-32 直流调速（调压）实训控制柜1、DSC-32直流调速（调压）实训控制柜概述DSC-32直流调速（调压）实训控制柜主体采用柜体式结构，主电路采用可控硅20A/800V三相全控桥进行控制，可用交流电流互感器检测负载电流。

控制电路采用插板式结构，便于调试及测试，控制电路单元板包含稳压电源板，触发电路板，电压隔离器板，调节保护板（单闭环），调节保护板（双闭环）。

2、DSC-32直流调速（调压）实训控制柜功能（1）实训控制柜既可供拖动直流电动机调速用，也可作为可调直流电源使用。

（2）实训控制柜可将交流电整流成为可调直流电，能对直流电动机电枢供电，单闭环时可引入电压负反馈，电流截止负反馈，双闭环时可引入转速负反馈及电流负反馈，组成自动稳速的无级调速系统。

（3）实训控制柜具有短路保护，缺相保护，过电流保护，风机过热保护、欠流保护等，装有保护报警电路，当设备出现过流或短路情况时，保护电路发出指令，可自动切除主电路电源，同时故障指示灯发亮，直至操作人员切断控制装置电源，故障指示灯才可熄灭。

（4）实训控制柜设有独立的励磁电源，可以向直流电动机提供励磁电流。

（5）外形尺寸：700×600×1820mm（L*W*H）（6）实训控制柜柜体采用的静电喷涂钢板，厚度为1mm，颜色为铁灰色。

3、DSC-32直流调速（调压）实训控制柜主要组成（1）采用柜式结构，柜体前后门及两段旁门均可打开和拆卸。

（2）柜内最下层安装主变压器，控制单元、继电器单元及晶闸管单元等由下而上分层安装于柜内的结构梁上。

（3）控制电路单元板由稳压电源板，触发电路板，电压隔离器板，调节保护板（单闭环），调节保护板（双闭环）等组成，各单元板需独立成模块，可分别自由插拔并设置故障。

（4）稳压电源板由测试面板、线路板、W型抓手、20针快接头等组成。

①稳压电源单元采用插板式结构，测试面板主要由三个信号指示灯、三个信号输入端和一个接地保护端组成，尺寸为50×176mm。

直流调速系统用的可控直流电源

直流调速系统用的可控直流电源
开关电源
开关电源是一种现代的可控直流电源，其工作原理是通过调节开关管的工作状态来调节输出电压或电流。开关电 源具有效率高、体积小、重量轻等优点，但纹波较大、噪声较高。
可控直流电源的性能指标
输出电压范围
表示电源输出电压的可调范围，是衡量电源 性能的重要指标。
调节精度
表示电源输出电压或电流的稳定程度，通常 以百分比或绝对值表示。
源的发展趋势
高效能
随着科技的发展，可控直流电源 的效率越来越高，能够更好地满
足各种应用场景的需求。
智能化
可控直流电源的智能化程度越来越 高，可以通过智能算法和传感器实 现自动调节和控制，提高电源的稳 定性和可靠性。
绿色环保
可控直流电源的发展越来越注重环 保，采用更加高效、清洁的能源和 材料，减少对环境的负面影响。
可控直流电源的常见故障及排除方法
电源无输出
检查输入电压是否正常；检查保险丝是否熔 断；检查电源内部是否有短路现象。
输出电压异常
检查反馈电路是否正常；检查稳压控制电路 是否正常。
电源过热
检查散热系统是否正常；检查电源负载是否 过重。
噪声过大
检查电源内部电路是否正常；检查电源外壳 接地是否良好。
05
高效能量转换
可控直流电源采用高效能量转换技术，确保在满足调速要求的同时， 实现能源的高效利用和节能减排。
可控直流电源在直流调速系统中的应用实例
数控机床驱动系统
自动化生产线调速控制
在自动化生产线中，可控直流电源用于调节电机速 度，确保生产流程的稳定性和连续性。
可控直流电源用于数控机床驱动系统中，为 直流电机提供稳定能源，实现高精度、高效 率的加工。
响应速度
表示电源对负载变化的响应速度，是衡量电 源动态性能的重要指标。

专升本《电力拖动与控制系统》a-试卷-答案

专升本《电力拖动与控制系统》a-试卷-答案

专升本《电力拖动与控制系统》a一、（共63题,共155分）1. 电力拖动系统作旋转运动时的运动方程式为__________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________。

（2分）标准答案：1. ;.2. 电力拖动系统稳定运行的条件是电动机和机械负载的机械特性曲线有交点，且在交点处满足__________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ ______________。

（2分）标准答案：1. ;3. 单组V-M系统轻载时电枢电流很容易断流，这时电机的机械特性的硬度会________，理想空载转速会________。

（2分）标准答案：1. 降低;2. 增大;4. PWM调速系统中，若采用不控整流电路产生直流电压源Ud，在电机电磁制动时会出现________________________________________________________现象。

自动控制技术第三章 直流调速系统

自动控制技术第三章 直流调速系统
晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）
第三章 直流调速系统
与旋转变流机组及离子拖动变流装置相比， 晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有 很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的 优越性。由图可见，晶闸管可控整流器的功率 放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用晶 体三极管来控制，不再像直流电动机那样需要 较大功率放大装置。在控制作用的快速性方面， 变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级， 这将会大大提高系统的动态性能。
直流斩波器的控制方式 b）脉冲频率调制
第三章 直流调速系统
用全控式器件实行开关控制时，多用脉冲宽度调制的控制方式，形成近年来 应用日益广泛的PWM装置—电动机系统，简称PWM调速系统或脉宽调速系统。
直流斩波器的控制方式 c）两点式控制
第三章 直流调速系统
与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点： （1）由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就足以 获得脉动很小的直流电流，电枢电流容量连续，系统的低速运行平稳，调速范围 较宽，可达1∶10 000左右。又由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流即 相同的输出转矩下，电动机的损耗和发热都较小。 （2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电动机相配合，系统可以获得很 宽的频带，因此快速响应性能好。动态抗干扰能力强。 （3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。 因受到器件容量的限制，直流PWM调速系统目前只用于中、小功率的系统。
在静止可控整流方面，离子拖动系统是最早应用的静止变流装置供电的直流 调速系统。它虽然克服了旋转变流机组的许多缺点，而且还缩短了响应时间，但 汞弧整流器造价较高，维护麻烦，特别是水银如果泄漏，将会污染环境，危害人 体健康。

晶闸管—直流电动机调速系统

晶闸管—直流电动机调速系统

—直流电动机调速系统采用晶闸管可控整流电路给直流电动机供电，通过移相触发，改变直流电动机电枢电压，实现直流电动机的速度调节。

这种晶闸管一直流电动机调速系统是电力驱动中的一种重要方式，更是可控整流电路的主要用途之一。

可以图7-1所示三相半波晶闸管一直流电动机调速系统为例，说明其工作过程和系统特性。

直流电动机是一种反电势负载，晶闸管整流电路对反电势负载供电时，电流容易出现断续现象。

如果调速系统开环运行，电流断续时机械特性将很软，无法负载；如果闭环控制，断流时会使控制系统参数失调，电机发生振荡。

为此，常在直流电机电枢回路内串接平波电抗器Ld，以使电流Id尽可能连续。

这样，晶闸管一直流电动机调速系统的运行分析及机械特性，必须按电流连续与否分别讨论。

8.1.1电流连续时如果平波电抗器Ld电感量足够大，晶闸管整流器输出电流连续，此时晶闸管一直流电动机系统可按直流等值电路来分析，如图7-2所示。

图中，左半部代表电流连续时晶闸管整流器的等效电路，右半部为直流电动机的等效电路。

由于电流连续，晶闸管整流器可等效为一个直流电源Ud与内阻的串联，Ud为输出整流电压平均值cos Of = cos af 八」 _ ( 7-1)式中U为电源相压有效值，二为移相触发角。

电流连续情况下，晶闸管有换流重迭现象，产生出换流重迭压降，相当于整流电源内的等效内电阻Ro ,贝U 整流电源内阻应为"厂；，如图所示电流连续时直流电动机可简单地等效为为反电势 E 与电枢及平波电抗器的电阻总和 Ra串联，而平波电抗器电感Ld 在直流等效电路中是得不到反映的。

这样，根据图7-2等效电路，可以列写出电压平衡方程式为S = (R s +7?fl +^)Zj + 5a 匚也厶十码 爲=%式中 丄乙—■ _'"，Ce 为直流电机电势常数，（|为直流电机每极磁通。

求出电机转速为可以看出，在电枢电流连续的情况下，当整流器移相触发角 &固定时，电动机转速随no 的变化，机械特性为一组斜率相同的平行线。

第2章1直流电动机调速方法讲课教案

第2章1直流电动机调速方法讲课教案
13
常用的可控直流电源有以下三种
旋转变流机组——用交流电动机和直流发 电机组成机组，以获得可调的直流电压。
静止式可控整流器——用静止式的可控整 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。
i
O
用晶闸管 VT1 和VT4 中仍流过
VT 2,3
O i
电流id，并不关断
2
O u
VT 1,4
至ωt=π+a 时刻，给VT2和VT3 O
加触发脉 冲 ，因VT2 和 VT3本
已承受正电压，故两管导通
wt
I
d
I
d
I
d
I
d
wt Id
wt
wt wt wt
wt
b)
图2-8 单相半控桥带 阻感负载时的电路及波形 21
制电压 Uc 来移动触发脉冲
的相位，即可改变整流电压
Ud ，从而实现平滑调速。
图2-8a 单相全控桥电路
20
晶闸管整流电路原理
➢ 为便于讨论，假设电路已工作
于稳态，id的平均值不变。
2
O
➢ 假设负载电感很大，负载电流 u
d
id连续且波形近似为一水平线
O
i
d
u2过零变负时，由于电感的作
iO
VT 1,4
n0
调节过程：
增加电阻 Ra R R n ，n0不变；
调速特性：
转速下降，机械特性 O 曲线斜率变大，特性
变软。
UR n I
Ke Ke
nN
n1
Ra
n2 n3

直流电机的调速方法

直流电机的调速方法
根据晶闸管的内部结构，可以把它等效地看成是两只晶体管的组合，其中，一只为PNP型 晶体管VT2，中间的PN结为两管共用，如图8.6所示。
图8.6 晶闸管的等效电路
（a）结构分解图
（b）三极管等效电路
当晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压时，这时VT1和VT2都承受正向电压，如果在控制 的电压，就有控制电流Ig流过，它就是VT2的基极电流Ib2 ,经过VT2的放大，在VT2的集电极就 Ig（β2为VT2的电流放大系数），而这个IC2又恰恰是VT1的基极电流Ib1，这个电流再经过VT 集电极电流IC2=β1 Ib1=β1β2Ig(β1为VT1的电流放大系数)，由于VT1的集电极和VT2的基极
晶闸管是由四层半导体构成的，如图8.5（b）所示。它由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层 个PN结。晶闸管的图形符号如图8.5（c）所示。
图8.5 晶闸管外形、结构及图形符号
（a）外形封装 （b）内部结构
（c）图形符号
晶闸管的工作原理
实验证明，当在晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时，这时不管控制极的信号情况如何 在晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压时，若在控制极与阴极之间没有电压或加反向电压，晶 当在晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压时，在控制极与阴极之间加正向电压，晶闸管才会导 不管控制极有没有电压，只要阳极与阴极之间维持正向电压，则晶闸管就维持导通。下面来分
电压(UBR)。可见，晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。
晶闸管的主要参数
为了正确选用晶闸管元件，必须要了解它的主要参数，一般在产品的目录上都给出了参数 合格证上标有元件的实测数据。
（1）断态重复峰值电压UDRM 在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压称为 其数值比正向转折电压小10%左右。 （2）反向重复峰值电压URRM 在控制极断路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压称为反向重复峰值电压URR 击穿电压小10%左右。 通常把UDRM与URRM中较小的一个数值标作器件型号上的额定电压。由于瞬时过电压也会使 选用元件的时候，额定电压一般应该为正常工作峰值电压的2～3倍作为安全系数。 （3）额定通态平均电流（额定正向平均电流）IT 在环境温度不大于40oC和规定的冷却条件下，晶闸管元件在电阻性负载的单相工频半波电 即全导通的条件下，可以连续通过的电流（在一个周期内）的平均值，称为额定通态平均电流

电力拖动自动控制系统--运动控制系统_第四版_复习题_考试题目

电力拖动自动控制系统--运动控制系统_第四版_复习题_考试题目

一判断题1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。

（Ⅹ）2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。

（√）3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。

（√）4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。

（√）5静差率和机械特性硬度是一回事。

（Ⅹ）6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。

（Ⅹ）的大小并非仅取决7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压Uk*的大小。

（√）于速度定 Ug8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。

（Ⅹ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。

（Ⅹ）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。

（√）11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。

（Ⅹ）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。

（Ⅹ）12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√）（Ⅹ）13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。

14 电压闭环相当于电流变化率闭环。

（√）15 闭环系统可以改造控制对象。

（√）16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。

17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。

（√）18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。

（Ⅹ）19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。

（√）20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。

（√）二填空题2电流断续时KZ—D系统的机械特性变软，相当于电枢回路的电阻值增大。

4 脉宽调速系统中，开关频率越高，电流脉动越小，转速波动越小，动态开关损耗越大。

5 采用转速—电流双闭环系统能使电动机按允许的最大加速度起动，缩短起动时间。

直流电动机四大方程调速方法和动态模型

直流电动机四大方程调速方法和动态模型
n U IR K eΦ
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2
n— 转速（r/min） U— 电枢电压（V） I— 电枢电流（A） ； ； ； R— 电枢回路总电阻（） — 励磁磁通（Wb） ； ； Ke— 由电机结构决定的电动势常数。 2 直流调速方法
直流调速电源
G-M 系统工作 原理
G-M 系统特性
1.1 三种常用的可控直流电源 旋转变流机组 静止式可控整流器 直流斩波器或脉宽调制变换器 据前，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动 机供电的可控直流电源。本节介绍三种常用的可控直流电源。 1.1.1 旋转变流机组（for G-M 系统） --用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压 图 1-1 旋转变流机组和由它供电的直流调速系统（G-M 系统）原理图 由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机 G 实现变流，由 G 给需要调速的直流电动机 M 供电。 调节 G 的励磁电流 if 即可改变其输出电压 U，从而调节电动机的转速 n 。 这样的调速系统简称 G-M 系统，国际上通称 Ward-Leonard 系统。 图 1-2 G-M 系统中电动机可逆运行的机械特性 1.1.2 静止式可控整流器（for V-M 系统） ——用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。 图 1-3 晶闸管-电动机调速系统（V-M 系统）原理图 晶闸管-电动机调速系统（简称 V-M 系统，又称静止的 Ward-Leonard 系统） ，图中 VT 是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动触发脉冲的相 位，即可改变整流电压 Ud ，从而实现平滑调速。 晶闸管整流装置 经济可靠性有很大提高，技术性能有较大优越性。 晶闸管可控整流器的功率放大倍数在 104 以上， 其门极电流可以直接用晶体管来控 制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。 控制作用的快速性，大大提高系统的动态性能。 变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级 可逆 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。
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中北大学电子技术课程设计任务书2013/2014 学年第一学期学院：计算机与控制工程专业：电气工程及其自动化学生姓名：孔垂礼学号：1105044263 课程设计题目：直流电动机调压调速可控整流电源设计起迄日期: 2013年 12月16日~ 2013年12月27 日指导教师:高丽珍张晓明课程设计地点:中北大学下达任务书日期: 2013 年 12 月 16日课程设计任务书电力电子课程计说明书直流电动机调压调速可控整流电源设计学生姓名：孔垂礼学号：1105044263学院：计算机与控制工程专业：电气工程及其自动化指导教师：高丽珍张晓明学科管理部主任：王忠庆下达任务书日期: 2013 年 12月 26日目录第一章引言................................ 错误!未定义书签。

1.1 课题背景 (1)1.2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介 (1)1.3 课题设计要求 (1)1.4 课题主要内容 (2)第2章主电路设计 (2)2.1 总体设计思路 (2)2.2 系统结构框图 (2)2.3 MATLAB系统结构及仿真图 (3)2.4 系统工作原理 (9)2.5 对触发脉冲的要求 (11)第3章主电路元件选择 (11)3.1 晶闸管的选型 (11)第4章整流变压器额定参数计算 (12)4.1 二次相电压U2 (12)4.2 一次与二次额定电流及容量计算 (13)第五章触发电路的设计......................... 错误!未定义书签。

第六章晶闸管保护电路的设计................... 错误!未定义书签。

第七章总结…………………………………………………………………错误!未定义书签。

参考文献 (19)1. 引言1.1 课题背景当今,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展,而自动调速控制系统的应用在现代化生产中起着尤为重要的作用,直流调速系统是自动控制系统的主要形式。

由可控硅整流装置供给可调电压的直流调速系统(简称KZ—D系统)和旋转变流机组及其它静止变流装置相比，不仅在经济性和可靠性上有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。

由可控硅虽然有许多优点，但是它承受过电压和过电流的能力较差，很短时间的过电压和过电流就会把器件损坏。

为了使器件能够可靠地长期运行，必须针对过电压和过电流发生的原因采用恰当的保护措施。

为此，在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧过电压保护；在直流负载侧并联电阻和电容构成直流侧过电压保护；在可控硅两端并联电阻和电容构成可控硅关断过电压保护；并把快速熔断器直接与可控硅串联，对可控硅起过流保护作用。

随着电力电子器件的大力发展，该方面的用途越来越广泛。

由于电力电子装置的电能变换效率高，完成相同的工作任务可以比传统方法节约电能10%～40%，因此它是一项节能技术，整流技术就是其中很重要的一个环节。

1.2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，采用同步信号为锯齿波的触发电路，本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。

此外，还有双窄脉冲形成环节。

同时考虑了保护电路和缓冲电路，通过参数计算对晶闸管进行了选型。

1.3 课题设计要求1、输入交流电源：2.UN=220V, IN =12A,nN =1500r/min3.给出整体设计框图，画出系统的完整的原理图(用matlab2013a软件绘制)；4.说明所选器件的型号，参数。

5.给出具体电路画出电路原理图；1.4 课题主要内容1整流电路的选择；2整流变压器额定参数的计算；3.晶闸管电流、电压额定的选择，并选择型号；4.平波电抗器电感值的计算；5.晶闸管保护电路的设计；6.触发电路的设计；包括触发电路选型（可使用集成触发器），同步信号的定相等。

2.主电路设计2.1 总体设计思路本次设计的系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，根据三相桥式全控整流电路对触发电路的要求，采用同步信号为锯齿波的触发电路，设计时采用恒流源充电，输出为双窄脉冲，脉冲宽度在8°左右。

本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。

此外，还有双窄脉冲形成环节。

同时考虑了保护电路和缓冲电路，通过参数计算对晶闸管进行了选型。

三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时间短。

，由于三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次侧电流中含有直流分量，为此在应用中较少。

而采用三相桥式全控整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。

根据已知要求，额定电流为12A，额定电压为220V，可求的功率P=12*220=2.64KW，一般整流装置容量大于2KW，选用三相整流较为合适。

2.2 系统结构框图三相全控桥式整流电路如图2-2所示。

图2-2系统结构框图2.3 MATLAB系统结构图以及仿真图图2-3仿真用示波器模块观察和记录电源电压、触发信号、晶闸管电流和电压，负载电流和电压的波形图a=60oa=60o直流电动机转速、电枢电流、励磁电流、转矩波形图a=0o时波形图a=0o电动机转速、电枢电流、励磁电流、转矩的波形图a=90o时波形图a=90o电动机转速、电枢电流、励磁电流、转矩的波形图2.4 系统工作原理其工作原理详细分析如下：在t1~t2ωω间，U 相电压最高，共阴极组的VT1管被触发导通，电流由U 相经VT1流向负载，又经VT6流入V 相，整流变压器U 、V 两相工作，所以三相全控桥输出电压Ud 为：Ud=Ud1-Ud2=Uu-Uv=Uuv经过60º进入t2~t3ωω区间,U 相电压仍然最高,VT1继续导通,W 相电压最低,在VT2管承受的2交点时刻被解发导通,VT2管的导通使VT6承受uwv 的反压关断。

这区间负载电流仍然从电源U 相流出经VT1、负载、VT2回到电源W 相，于是这区间三相全控桥整流输出电压Ud 为：Ud=Uu-Uw=Uuw经过60º，进入t3~t4ωω区间，这时V 相电压最高，在VT3管00α=的3交点处被触发导通。

VT1由于VT3和导通而承受Uuv 的反压而关断，W 相的VT2继续导通。

负载电流从V 相流W 相，于是这区间三相全控输出电压Ud 为：Ud=Uv-Uw=Uvw其他区间，依此类推，电路中6只晶闸管导通的顺序及输出电压很容易得出。

由上述可知，三相全控桥输出电压Ud 是由三相电压6个线电压Uuv 、Uuw 、uvw 、 Uvu 、Uwu 和Uwv 的轮流输出组成的。

各线电压正半波的交点1~6分别为VT1~VT6的α=0º点。

因此分析三相全控整流电路不同Ud 波形时，只要用线电压波形图直接分析画波形即可。

2.5 对触发脉冲的要求三相全控桥整流电路在任何时刻都必须有两只晶闸管同时导通，而且其中一只是在共阴极组，另外一只在共阳极组。

为了保证电路能起动工作，或在电流断续后再次导通工作，必须对两组中应导通的两只晶闸管同时加触发脉冲，为此可采用以下两种触发方式：（1）采用单脉冲触发：如使每一个触发脉冲的宽度大于60º而小于120º，这样在相隔60º要触发换相时，当后一个触发脉冲出现时刻，前一个脉冲还未消失，因此均能同时触发该导通的两只晶闸管（2）采用双窄脉冲触发：如触发电路送出的是窄的矩形脉冲，在送出某一晶闸管的同时向前一相晶闸管补发一个脉冲，因此均能同时触发该导通的两只晶闸管。

3.主电路元件选择3.1 晶闸管的选型该电路为大电感负载，电流波形可看作连续且平直的。

由Ud=2 .34U2=220V 得U2=2.34Ud =94V U DRM =（2~3）*6*U2=（2~3）*6*94V=460~690 V取U DRM 为460V 当Id=12A 时，流过每个晶闸管的电流有效值为：It =1/3Id = =1/312A=7A晶闸管额定电流 ()It AV =1.57It =4.5A 取Kf=1.73,考虑2倍裕量：()It AV 取10AIt =1/3Id =1/35A=2.85A()It AV =1.57It = 1.8A 考虑2倍裕量：()It AV 取5A按要求表明应取α=0º来选择晶闸管。

即()It AV =5A所以晶闸管型号为KP50—14.整流变压器额定参数计算在很多情况下晶闸管整流装置所要求的交流供电电压与电网往往不能一致，同时又为了减少电网与整流装置的相互干扰，使整流主电路与电网隔离，为此需要配置整流变压器。

整流变压器根据主电路的型式、负载额定电压和额定电流，算出整流变压器二次相电压U2、一次与二次额定电流以及容量。

由于整流变压器二次与一次电流都不是正弦波，因而存在着一定的谐波电流，引起漏抗增大，外特性变软以及损耗增大，所以在设计或选用整流变压器时，应考虑这些因素。

4.1 二次相电压U2平时我们在计算U2是在理想条件下进行的，但实际上许多影响是不可忽略的。

如电网电压波动、管子本身的压降以及整流变压器等效内阻造成的压降等。

所以设计时U2应按下式计算：U2=(cos 2/2)Udn n Ut A CUdlI I n βα+∆- 式中:Udl ——负载的额定电压；——整流元件的正向导通压降，一般取1V ；n ——电流回路所经过的整流元件（VT 及VD ）的个数（如桥式2n =，半波电路1n =）；A ——理想情况下=0º时U d0与U2的比值，查表可知；β——电网电压波动系数，一般取0.9；α——最少移相角，在自动控制系统中总希望U2值留有调节余量，对于可逆直流调速系统取30º~35º，不可逆直流调速系统取10º~15º；C ——线路接线方式系数，查表三相桥式C 取0.5V ；Udl---变压器阻抗电压比，100KV *A 以及取Udl=0.05，100KV *A 以上取Udl=0.05~0.1；I2/I2n ——二次侧允许的最大电流与额定电流之比。

对于一般三相桥式可控整流电路供电的直流调速系统，U2计算也可以采用以下经验公式：不可逆调速系统： U2=（0.53~0.58）Udn可逆调速系统： U2=（0.58~0.64）Udn式中U2——整流变压器二次相电压有效值；Udn ——直流电动机额定电压。

对于一般的中小容量整流调压装置，其U2值也可以用以下公式估算：U2=（1.15~1.2）Udn A 所以根据以知的参数及查表得：U2=()cos 2/2Udn n Ut A CUdlI I n βα+∆-=162.8V4.2 一次与二次额定电流及容量计算如果不计变压器的励磁电流，根据变压器磁动势平衡原理可得一次和二次电流关系式为：K=1122N UN U= =380/94=4式中N1,N2——变压器一次和二次绕组的匝数；K——变压器的匝数比。