文档介绍：交直流调速方法
西北工业大学
马瑞卿
2013年3月20日
一、直流调速系统
直流调速的特点与调速方法
直流调速系统采用他励直流电机(含永磁式),直流电机机械特特性为向下倾斜的直线,适合于大多数反抗性、摩擦性负载。
直流电机励磁回路与电枢回路相互正交,无耦合,调速方便、平滑性好,可以实现宽范围调速,得到了广泛的应用。一度被电机界誉为“调速电机”,用于伺服控制——成为直流伺服系统。
直流电机的机械特性:
直流电机调速方法:
调压调速——无级平滑、效率高、恒转矩、硬度不变、易实现
电枢回路串电阻——有级、效率低、特性软
弱磁升速——连续平滑、效率高、特性较软、恒功率
一、直流调速系统
直流电机的调压调速
采用PWM技术:
不可逆系统
集电极串电机
射极串电机
可逆系统:
半桥——借助电容形成中点
全桥——典型“H”桥结构:
上下同斩
上斩下不斩
下斩上不斩
上下轮斩
对角线交替斩波
对角线交替斩波
一、直流调速系统
某电动舵机系统的组成
由于电机加上大减速比的减速器,成为一个大惯量系统,所以,系统的位置环采用PI调节可实现无静差控制,确保位置控制精度,而速度环和电流环作为中间环节,采用比例(P)控制即可实现系统快速性要求,对系统稳定性有益,PI和P型调节属于经典控制,原理清晰,比较常用,参数整定比较好实现。调节控制参数,可以调节系统的上升时间和振荡次数,从而满足系统的稳定性和快速性要求。
一、直流调速系统
电枢回路的瞬态方程:
运动系统的传动方程:
折算后总的飞轮矩:
工程上,取=~
将上面几个关系式进行拉普拉斯变换:
, 为电枢回路的时间常数(s)
直流电动机方块图
一、直流调速系统
输入为电压,输出为转速时的电机的传递函数
电机的机电时间常数
工程上常将直流电动机的传递函数简化为一阶惯性环节
舵回路结构方块图:
一、直流调速系统
电机阶跃输入速度响应曲线电机突加负载的速度曲线
电机突加负载的电流曲线
一、直流调速系统
国外电动舵机
一、直流调速系统
直流电机的控制
模拟控制——可进行开/闭环调速、电路简单实用。其中闭环采用放大器(PI)作调节器,模拟给定。
单片机控制——也可进行开/闭环调速,抗干扰性强,闭环速度检测需用A/D或V/F,可进行数字调节和数显。
传递函数:一般可近似为惯性环节。
系统可采用Ⅰ型或Ⅱ型进行参数整定。
一、直流调速系统
(1)模拟控制——555时基电路产生PWM信号,转向控制采用逻辑切换;速度检测采用测速发电机,简单系统可采用反电势间接检测速度,实现闭环控制。
(2)数字控制——简单采用8031、复杂采用DSP,PWM信号产生采用定时器,闭环最好采用内置A/D的单片机。
(3)位置伺服控制——位置、速度、电流三闭环串级控制,其中:电流采样简单使用直流母线串联精密采样电阻,复杂采用电流传感器(隔离)