直流脉宽调速系统
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电力拖动自动控制系统直流拖动控制系统内容提要⏹直流调速方法⏹直流调速电源⏹直流调速控制引言直流电动机具有良好的起、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟,而且从控制的角度来看,它又是交流拖动控制系统的基础。
因此,为了保持由浅入深的教学顺序,应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。
根据直流电机转速方程Φ-=e K IR U n 直流调速方法n U I R ΦK e 式中—转速(r/min );—电枢电压(V );—电枢电流(A );—电枢回路总电阻(Ω);—励磁磁通(Wb );—由电机结构决定的电动势常数。
(1-1)由式(1-1)可以看出,有三种方法调节电动机的转速:(1)调节电枢供电电压U;(2)减弱励磁磁通 ;(3)改变电枢回路电阻R。
(1)调压调速⏹工作条件:保持励磁Φ= ΦN;保持电阻R = Ra⏹调节过程:改变电压UN→U↓U↓→n↓,n0 ↓⏹调速特性:转速下降,机械特性曲线平行下移。
nn0O II LU NU 1U 2U 3nNn1n2n3调压调速特性曲线(2)调阻调速⏹工作条件:保持励磁Φ= ΦN;保持电压U =UN;⏹调节过程:增加电阻Ra→R↑R ↑→n↓,n0不变;⏹调速特性:转速下降,机械特性曲线变软。
nn0O II LR aR 1R 2R 3nNn1n2n3调阻调速特性曲线(3)调磁调速⏹工作条件:保持电压U =UN;保持电阻R = Ra;⏹调节过程:减小励磁ΦN→Φ↓Φ↓→n↑,n0 ↑⏹调速特性:转速上升,机械特性曲线变软。
nn0OT e T LΦNΦ1Φ2Φ3 nNn1n2n3调磁调速特性曲线三种调速方法的性能与比较对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说,以调节电枢供电电压的方式为最好。
改变电阻只能有级调速;减弱磁通虽然能够平滑调速,但调速范围不大,往往只是配合调压方案,在基速(即电机额定转速)以上作小范围的弱磁升速。
1,什么是脉宽调速系统?直流脉宽调速系统有什么特征?答:直流毛宽调速系统通常是指,由门极可关断晶闸管(GTO)双极型电力晶体管(BJT)电力场效应管,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等电力电子器件构成脉宽调制放大器对直流电动机电枢供电的自动调速系统。
主要特征:主电路线路简单。
使用功率元件少;开关频率高,电流容易连续,脉动小,电机运转平稳,损耗少。
系统低速性能好。
稳态精度高,调速范围宽;系统的频带宽,快速性能好,动态抗扰能力强;调速装置效率和电网功率因素高等特点2单极式和双极式脉宽调制变换器的主要区别是什么?答:在一个周期内,电枢两端UAB只有正或负一种极性,为单极式脉宽调制变换器;若在一个周期内,电枢两端UAB有正有负两种极性,为双极式脉宽调制变换器3泵升电压是怎样产生的?对系统有什么影响,如何抑制?答:当脉宽调速系统的电动机减速或停车时,存在电动机和负载转动部分的动能将变成电能,并通过PWM变换器电路回馈给直流电源,一般直流电源由不可控整流器供电,不可能向电网回馈电能,只好对滤波电容器充电而使电源电压升高,产生所谓的泵升电压。
影响:使脉宽调制变换器电路过电压抑制:适当的增大电容的容量,限制泵升电压的数值,在大容量或负载惯量变化大的调速系统中,不能仅用贮能电容器来限制泵升电压。
还应采用泵升电压限制电路来抑制泵升电压的数值。
4在同一臂的两个电力晶体管的导通和关断的转换过程中,为什么要设置先关后开的死区时间?答:避免发生同臂的上下两答有通的事故5脉宽调速系统的开关频率是否越高越好,为什么?答,不是,脉宽调制变换器的开关频率越高,电机电枢电流脉动越小,且容易连续,从而提高了调速系统低速运行的平稳性,同时。
电流脉动小时,电动机的附加损耗也小,因此。
从这些方面看,脉宽调制变换器的开关频率越高越好,但对于开关损耗,随着开关频率的提高,电力晶体管的动态开关损耗便会成比例增加,从脉宽调制变换器传输效率最高的角度出发,能使总损耗最小的开关频率。