單閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)設計

《單閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、武漢理工大學《運動控制系統(tǒng)》課程設計說明書單閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)設計1.方案分析與認證1.1轉速控制調速指標與要求直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在大范圍內實現(xiàn)平滑調速，在許多需要調速的電力拖動領域中得到了廣泛的應用。從控制的角度來看，直流拖動控制系統(tǒng)又是交流拖動控制系統(tǒng)的基礎，所以應該首先掌握直流拖動控制系統(tǒng)。為了進行定量的分析，可以針對前兩項要求定義兩個調速指標，叫做“調速范圍”和“靜差率”。這兩個指標合成調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標。一個調速系統(tǒng)的調速范圍，是指在最低速時還能滿足所需靜差率的轉速可調范圍。在直流電動機變壓調速系統(tǒng)中，一般以電動機的額定轉速作為最高轉速，若額定負載下的轉

2、速降落為，則按照上面分析的結果，該系統(tǒng)的靜差率應該是最低速時的靜差率，即，于是，最低轉速為，而調速范圍為，將上式的式代入，得，表示變壓調速系統(tǒng)的調速范圍、靜差率和額定速降之間所滿足的關系。晶閘管-電動機系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)，調節(jié)控制電壓就可以改變電動機的轉速，如果負載的生產(chǎn)工藝對運行時的靜差率要求不高，這樣的開環(huán)調速系統(tǒng)都能實現(xiàn)一定范圍內的無級調速，但是，許多需要調速的生產(chǎn)機械常常對靜差率有一定的要求，例如龍門刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工時負載大校場有波動，但是，為了保證共建的加工精度和加工后的表面光潔度，加工過程中的速度卻必須穩(wěn)定，也就是說，靜差率不能太大，一般要求，調速范圍D=20~30，

3、靜差率s≤5%。又如熱連軋機，各機架軋輥分別由單獨的電動機拖動，鋼材在幾個機架內連續(xù)軋制，要求各機架出口線速度保持嚴格的比例關系，使被軋金屬的每秒流量相等，才不致造成鋼材拱起或拉斷，根據(jù)工藝要求，須使調速范圍D=3~10時，保證靜差率s≤0.2%~0.5%。在這些情況下，開環(huán)調速系統(tǒng)往往不能滿足要求。14武漢理工大學《運動控制系統(tǒng)》課程設計說明書任何一臺需要控制轉速的設備，其生產(chǎn)工藝對消速性能都有一定的要求。例如，最高轉速與最低轉速之間的范圍，是有級調速還是無級調速，在穩(wěn)態(tài)運行時允許轉速波動的大小，從正轉運行變到反轉運行的時間間隔，突加或突減負載使得允許的轉速波動，運行停止時要求的定位精度等

4、等。歸納起來，對于調速系統(tǒng)轉速控制的要求有以下三個方面：1）調速。在一定的最高轉速和最低轉速范圍內，分檔地或平滑地調節(jié)轉速。2）穩(wěn)速。以一定的精度再說需轉速上穩(wěn)定運行，在各種干擾下不允許有過大的轉速波動。3）加、減速。自動設備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)效率，不易經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起、制動盡量平穩(wěn)。1.2轉速負反饋直流調速系統(tǒng)結構與電動機同軸安裝一臺測速發(fā)電機TG，從而引出與被調量轉速成正比的負反饋電壓，與給定電壓相比較后，得到轉速偏差電壓，經(jīng)過放大器A，產(chǎn)生電力電子變換器UPE所需的控制電壓，用以控制電動機的轉速。這就組成了反饋控制的閉環(huán)直流調速系統(tǒng)。晶閘管裝置常用于特大容量系

5、統(tǒng)。其原理框圖如圖1所示。圖1帶轉速負反饋的閉環(huán)直流調速系統(tǒng)原理框圖根據(jù)自動控制原理，反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)是按被調量的偏差進行控制的系統(tǒng)，只要被挑梁出現(xiàn)偏差，它就會自動產(chǎn)生糾正偏差的作用。轉速降落正是由負載引起的裝束偏差，顯然，閉環(huán)調速系統(tǒng)應該能夠大大減少轉速降落。1.3電動勢負反饋直流調速系統(tǒng)設計1.3.1電壓負反饋直流調速系統(tǒng)被調量的負反饋是閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本反饋形式，對調速系統(tǒng)來說，就是要用轉速負反饋。但是，要實現(xiàn)轉速負反饋必須有轉速檢測裝置，例如前述的測速發(fā)電機，以及數(shù)字測速用的光電編碼盤、電磁脈沖測速器等等，其安裝和維護都比較麻煩，常常是系統(tǒng)裝置中可靠性的薄弱環(huán)節(jié)，因此，對于調速指標

6、要求不高的系統(tǒng)來說，可以用更方便的電壓反饋形式來代替測速反饋。14武漢理工大學《運動控制系統(tǒng)》課程設計說明書電壓負反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能比帶同樣放大器的轉速反饋系統(tǒng)要差些。在實際系統(tǒng)中，為了盡量減小靜態(tài)速降，電壓負反饋信號的引出線應盡量靠近電動機電樞兩端。在電動機轉速不很低時，電樞電阻壓降比電樞端電壓要小得多，因此可以認為，直流電動機的反電動勢與端電壓近似相等，或者說，電機轉速語段電壓成正比。在這種情況下，采用電壓負反饋就能基本上代替轉速負反饋的作用了，而監(jiān)測電壓顯然要比檢測轉速方便得多。原理框圖見圖2。圖中作為反饋檢測元件的只是一個起分壓作用的電位器，電壓反饋信號為，圖3所示是比例控制的電壓負

7、反饋直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖，電壓負反饋取自電樞端電壓，為了在結構圖上把顯示出來，須把電樞總電阻R分成兩個部分，即。式中為電力電子變換器內阻，為電動機電樞電阻。圖2電壓負反饋直流調速系統(tǒng)原理圖圖3電壓負反饋直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖1.3.2電動勢負反饋直流調速系統(tǒng)14武漢理工大學《運動控制系統(tǒng)》課程設計說明書僅采用電壓負反饋的調速系統(tǒng)固然可以省去一臺測速發(fā)電機，但是由于它不能彌補電樞壓降所造成的轉速降落，調速性能