自动控制原理与系统

关于自动控制原理与系统第一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三第七章直流调速系统§7-1转速负反馈有静差直流调速系统§7-2无静差直流调速系统§7-3单闭环直流调速系统的限流保护§7-4电压负反馈和电流正反馈调速系统§7-5小功率有静差直流调速系统实例分析§7-6速度和电流双闭环直流调速系统§7-7可逆直流调速系统.6-1.第二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三§6-1转速负反馈有静差直流调速系统直流电动机的调速方法有几种？

由此可以看出，直流电动机有三种调速方法：直流电动机的转速公式：(1)改变电枢供电电压Ud(2)改变磁通Φ（3）改变电枢回路电阻（串附加电阻）.6-2.第三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（1）调压调速工作条件：保持励磁=N；保持电阻R=Ra调节过程：改变电压UN

U

Un，n0调速特性：转速下降，机械特性曲线平行下移。nn0OIILUNU1U2U3nNn1n2n3调压调速特性曲线第四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（2）调阻调速工作条件：保持励磁=N

；保持电压U=UN；调节过程：增加电阻Ra

R

Rn，n0不变；调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。nn0OIILRaR1R2R3nNn1n2n3调阻调速特性曲线第五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（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N

n，n0调速特性：转速上升，机械特性曲线变软。nn0OTeTL

N

1

2

3nNn1n2n3调磁调速特性曲线第六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

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。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。第七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能都有一定的要求。

归纳起来，对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面：转速控制的要求和调速指标第八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三1.控制要求（1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或平滑地（无级）调节转速；（2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；（3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。第九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2.调速指标调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，即（1-31）

其中nmin

和nmax

一般都指电机额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的转速。第十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落nN

，与理想空载转速n0之比，称作静差率s

，即或用百分数表示

（1-32）

（1-33）

式中nN=n0-nN

第十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三0TeNTen0an0bab∆nNa

∆nNb

nO图1-23不同转速下的静差率3.静差率与机械特性硬度的区别

然而静差率和机械特性硬度又是有区别的。一般调压调速系统在不同转速下的机械特性是互相平行的。对于同样硬度的特性，理想空载转速越低时，静差率越大，转速的相对稳定度也就越差。第十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例如：在1000r/min时降落10r/min，只占1%；在100r/min时同样降落10r/min，就占10%；如果在只有10r/min时，再降落10r/min，就占100%，这时电动机已经停止转动，转速全部降落完了。

因此，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。静差率与机械特性硬度的区别（续）第十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三4.调速范围、静差率和额定速降之间的关系

设：电机额定转速nN为最高转速，转速降落为nN，则按照上面分析的结果，该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即于是，最低转速为

第十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三而调速范围为

将上面的式代入nmin，得

（1-34）

第十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

式（1-34）表示调压调速系统的调速范围、静差率和额定速降之间所应满足的关系。对于同一个调速系统，nN

值一定，由式（1-34）可见，如果对静差率要求越严，即要求s值越小时，系统能够允许的调速范围也越小。

第十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三结论1：

一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。第十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例题1-1

某直流调速系统电动机额定转速为1430r/min，额定速降nN

=115r/min，当要求静差率30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？第十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三解要求30%时，调速范围为若要求20%，则调速范围只有若调速范围达到10，则静差率只能是第十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三.6-3.一、开环调速系统1．系统的组成直流电动机§6-1转速负反馈有静差直流调速系统第二十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三当电动机处于稳态运行时，did/dt=0，dn/dt=0，上式可写成

晶闸管整流电路晶闸管有很多优点，但使用不当也会出现故障，甚至损坏元件，应加保护电路。作用：把交流电变换成直流电。形式：单相整流电路和三相整流电路。6-4§6-1转速负反馈有静差直流调速系统第二十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三触发电路2．基本工作原理为系统的开环稳态速降.6-5.形式：单结晶体管触发电路、正弦波触发电路、锯齿波触发电路。

给定输入信号Uc，经过触发电路控制晶闸管整流电路，使交流电源整流出直流电压Udo供给直流电动机，使电动机以一定的速度旋转。电动机的机械特性为：

§6-1转速负反馈有静差直流调速系统其中第二十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

缺点：当外界有扰动（例如负载波动）时，开环系统不能自动进行补偿。.6-6.二、转速负反馈有静差直流调速系统增加了转速检测环节增加放大环节§6-1转速负反馈有静差直流调速系统第二十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三具有比例放大器的调速系统一定是有差的。

三、闭环系统的稳态数学模型如无差，则ΔU=0→Uk、Udo均为零，电动机不可能旋转。

触发器和晶闸管整流装置：Udo=KtrUk

系统的自动调节过程：.6-7.TL↑→n↓→Ufn↓→ΔU↑=Usn-Ufn→Uk↑→脉冲前移→Ud↑→n↑放大器：ΔU=Usn-Ufn

Uk=KpΔUKp为放大器的放大倍数1.稳态框图§6-1转速负反馈有静差直流调速系统Ktr为触发器和晶闸管整流装置的放大倍数第二十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三反馈环节：Ufn=αnn

电动机：

.6-8.系统的稳态框图:

其中式中αn为速度负反馈系数§6-1转速负反馈有静差直流调速系统第二十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2.系统的静特性方程式：.6-9.

加转速负反馈后，闭环系统的稳态速降Δnc是开环系统转速降Δn0的1/（1+Kn）倍。3.系统的静特性分析：其中——闭环系统的稳态速降Kn=KpKtrKmαn为转速负反馈系统的开环放大倍数。§6-1转速负反馈有静差直流调速系统第二十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三.6-10.闭环后使机械特性变硬的物理实质:

Idnn0Id1Id3Udo1Udo2Udo3AC

闭环系统中，由于引入转速负反馈，转速稍有下降，反馈电压也随之减少，通过放大器的比较和放大，提高晶闸管整流装置的输出电压Udo1，使系统工作在新的机械特性上，因而转速能有所回升，使得闭环系统的稳态速降比开环时小得多。

B§6-1闭环开环§6-1转速负反馈有静差直流调速系统第二十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三§6-2无静差直流调速系统1、比例（P）调节器

.6-11.、比例-积分调节器输入与输出关系:

输入与输出特性曲线:Ui-UiU0U0t第二十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三.6-12.特点:比例系数可调的比例调节器输出量立即响应输入量的变化。因为A点为虚地

由if≈i0

得由分压电路知输出电压与输入电压成正比。§6-2无静差直流调速系统第二十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三.6-13.其中

调节电位器R2可使增益在K1--(1+R2/R3)K1之间变化。

2、积分（I）调节器输入与输出关系:

§6-2无静差直流调速系统第三十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三输入与输出特性曲线：

特点：

输出电压取决于输入量对时间的积累过程，而且还和初始值有关。t-UiU0U0Ui.6-14.

比例（P）调节器能立即响应输入信号，加快响应过程；而积分(I)调节器要经过一段时间的积累，但最后可以消除误差。

比例(P)+积分(I)=比例积分（PI）调节器

当输入不等于零时，其输出量将不断增长，直到输入为零，输出恒定为止。§6-2无静差直流调速系统第三十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三.6-15.3、比例积分（PI）调节器

输入与输出关系:

输入与输出特性曲线:

tUiU0§6-2无静差直流调速系统U0初始值第三十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三特点：.6-16.输出量立即响应输入量的变化——响应快。

当输入不等于零时，其输出量将不断增长，直到输入为零，输出恒定为止——消除偏差。

二、调节器的实用线路

调节器零点的调节、零点漂移的抑制和锁零电路寄生振荡的消除调节器的输入限幅和输入滤波电路调节器的输出限幅电路§6-2无静差直流调速系统第三十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三.6-17.

第三十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三.6-18.二极管箝位的输出限幅电路（又称外限幅）

当输出电压Uc>UM+UD→二极管VD3导通→输出电压被箝位在UM+UD的数值上，即UcM+=UM+UD。

§6-2无静差直流调速系统M点对地电压VD3管压降调节器的输出功率放大电路:

集成运算放大器的最大输出功率是有限的，因此，一般不能直接驱动负载，而必须外加功率放大电路(见6-17)。

第三十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三6-19

三、无静差系统的实现比例调节器→比例积分调节器——无静差系统

§6-2无静差直流调速系统第三十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三.6-20.调节过程的后期，积分部分起主要作用，并最后消除偏差。

§6-2在调节过程的初、中期，速降Δn较大，比例部分起主要作用，它首先阻止转速下降，使转速回升。§6-2无静差直流调速系统第三十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三§6-3单闭环直流调速系统的限流保护一、限流保护的组成及工作原理

直流电动机在起动、堵转或过载时会产生很大的电流，会烧坏晶闸管元件和电机，须加以限制。如何解决？加电流截止负反馈环节

若引入电流负反馈，虽然电流不会过大，但系统中如存在电流负反馈，将会使静特性变软，影响调速精度。

6-21问题的提出：解决办法：第三十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三电流截止负反馈环节§6-3单闭环直流调速系统的限流保护二、带电流截止负反馈环节的转速负反馈调速系统系统的组成：.6-22.第三十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三当Id较大，即IdRc≥Uo时，则二极管VD导通，电流截止负反馈起作用，ΔU减小，Udo下降，Id下降到允许最大电流当Id较小,即IdRc≤Uo时，则二极管VD截止，电流截止负反馈不起作用。6-23§6-3单闭环直流调速系统的限流保护电流截止负反馈环节的工作原理：第四十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

稳态框图

6-24§6-3单闭环直流调速系统的限流保护第四十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三静特性方程式当Id较小时，二极管VD截止，电流截止负反馈不起作用。当Id较大时，则二极管VD导通，电流截止负反馈起作用。§6-3单闭环直流调速系统的限流保护.6-25.第四十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三静特性曲线

截止负反馈转速负反馈.6-26.§6-3单闭环直流调速系统的限流保护§6-3第四十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

§6-4电压负反馈和电流正反馈调速系统一、电压负反馈调速系统

组成6-27电压负反馈第四十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三6-28稳态框图

电压反馈系数§6-4电压负反馈和电流正反馈调速系统第四十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三静特性方程式6-29减为开环的1/1+Kv

扰动量IdRa不包围在电压负反馈环内，不能被反馈作用抑制。如何解决？其中Kv=KpKtrαv加电流正反馈环节特点对电动机磁场的扰动也无能为力，因此电压负反馈系统的调速效果不及转速负反馈。§6-4电压负反馈和电流正反馈调速系统第四十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三6-30二、电压负反馈加电流正反馈调速系统1、组成电流正反馈§6-4电压负反馈和电流正反馈调速系统第四十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2.稳态框图

3.静特性方程式电流正反馈电流正反馈6-31§6-4电压负反馈和电流正反馈调速系统第四十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三？电压负反馈、电流正反馈系统是怎样提出来的？电压负反馈、电流正反馈系统的结构特点？稳态框图的画法？静特性方程式的求取？系统特点

由电流正反馈产生的第四项，可抵消第二、三项稳态速降，从而减小转速降落，提高机械特性硬度。

正反馈环节容易引起振荡，一般很少单独采用，通常与电压负反馈配合使用，起辅助的补偿作用。4．特点6-32本节要点：§6-4§6-4电压负反馈和电流正反馈调速系统第四十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三§6-5小功率有静差直流调速系统实例分析

一、结构特点和技术数据系统主要配置Z3系列（电枢电压160V，激磁电压180V）的小型直流他励电动机6-33适用于4KW以下直流电动机无级调速装置的电源电压为单相交流220V输出电压为直流160V输出最大电流30A励磁电压为直流180V，励磁电流为1A第五十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三6-34第五十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三KZD-II型直流调速系统的组成框图：

§6-5小功率有静差直流调速系统实例分析6-35第五十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三具有电压负反馈和电流正反馈环节的调速系统原理图

6-35§6-5小功率有静差直流调速系统实例分析第五十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三分析晶闸管调速系统线路的一般顺序是：主电路→触发电路→控制电路→辅助电路（包括保护、指示、报警等）

§6-5小功率有静差直流调速系统实例分析6-34第五十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三主电路

采用单相桥式半控桥整流电路能够确保的最大直流电压为:Ud=220V×0.95×0.9=188V平波电抗器Ld:限制电流脉动，改善换向条件，减少电枢损耗，并使电流连续。

电抗器Ld两端并联一电阻（R11）:减少掣住电流建立的时间。

电动机励磁由单独的整流电路供电.

触发电路

采用由单结晶管（UJT）组成的张弛振荡器。

作用：给直流电动机供电6-34二、定性分析§6-5小功率有静差直流调速系统实例分析第五十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三6-35控制电路放大电路作用：把微小的偏差电压进行放大控制信号的综合

采用电压负反馈和电流正反馈环节来代替转速负反馈

反馈形式的选择

控制信号为给定信号Us、电压负反馈信号Ufv和电流正反馈信号Ufi的综合，即ΔU＝Us-Ufv-Ufi。

§6-5小功率有静差直流调速系统实例分析第五十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三6-36电流截止保护电路Id较小时→UI’较小→2CW9截止、V4截止→电流截止负反馈环节不起作用。Id较大时→UI’较大→2CW9导通、V4导通→有ib→将C1旁路→使ic减小→脉冲后移→Ud减小→限制电流Id的增加。抗干扰、消振荡环节

§6-5小功率有静差直流调速系统实例分析第五十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三当负载增加时，由于电流Id的增加，Ud的降低，使Ufi增加、Ufv减少，从而使△U增加（△U=Us-Ufv+Ufi），UK增加，整流装置输出电压Udo增加。并进而使电流增加，电磁转矩Td增加。

三、系统的自动调节过程6-37§6-5小功率有静差直流调速系统实例分析§6-5第五十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三§6-6速度和电流双闭环直流调速系统采用比例积分调节器的单闭环调速系统，实现了转速的无静差调速。

6-38问题的提出电流截止负反馈虽然能限制起动电流但随着n↑→E↑→→Td↓→n上升慢→ts长许多生产机械很大一部分时间工作在过渡过程中。有的甚至几秒钟就正反转一次。第五十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三1.主要原因

是因为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。

在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值Idcr

以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。第六十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三b)理想的快速起动过程IdLntIdOIdma)带电流截止负反馈的单闭环调速系统图2-1直流调速系统起动过程的电流和转速波形2.理想的起动过程IdLntIdOIdmIdcr第六十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

性能比较带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程如图所示，起动电流达到最大值Idm

后，受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。IdLntIdOIdmIdcr图2-1a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统第六十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三性能比较（续）理想起动过程波形如图，这时，起动电流呈方形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。IdLntIdOIdm图2-1b)理想的快速起动过程第六十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三3.解决思路

为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。为了提高生产效率和加工质量，要求尽量缩短过渡过程时间。

充分利用晶闸管元件和电动机所允许的过载能力，使Id=Idm→

Td=Tdm→使n直线上升，→使ts↓。第六十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

现在的问题是，我们希望能实现控制：起动过程，只有电流负反馈，没有转速负反馈；稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。

怎样才能做到这种既存在转速和电流两种负反馈，又使它们只能分别在不同的阶段里起作用呢？第六十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三转速、电流双闭环直流调速系统的组成

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图所示。第六十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG+图2-2转速、电流双闭环直流调速系统结构1.系统的组成ASR—转速调节器ACR—电流调节器TG—测速发电机TA—电流互感器UPE—电力电子变换器内环外环第六十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。第六十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2.系统电路结构

为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照控制电压Uc为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。第六十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三6-39一、双闭环调速系统的组成电流互感器§6-6速度和电流双闭环直流调速系统第七十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三6-40两个环：电流环—内环速度环—外环速度、电流调节器均采用PI调节器，且带限幅。速度、电流调节器输入输出信号极性的确定§6-6速度和电流双闭环直流调速系统第七十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三二、双闭环调速系统的工作原理电流调节器ACR的调节作用

：稳定电流

稳态时△Ui=-Usi+Ufi=0

自动限制最大电流Id↑>Idm→Ufi↑→ΔUi↓=Usi-Ufi→UC↓→脉冲后移→Ud↓→Id↓6-41§6-6速度和电流双闭环直流调速系统第七十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三能有效抑制电网电压波动的影响U~↑→Ud↑→Id↑→n↑→Ufn↑→ΔU↓=Usn-Ufn→Uc↓→脉冲后移→Ud↓→n↓通过n的变化进行调节，慢U~↑→Ud↑→Id↑→Ufi↑→ΔUi↓=Usi-Ufi→Uc↓→脉冲后移→Ud↓→Id↓通过Id的变化进行调节，（快、影响小）单闭环：双闭环：§6-6速度和电流双闭环直流调速系统6-42第七十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三速度调节器ASR的调节作用：稳定转速

稳态时△Un=Usn-Ufn=0TL↑→n↓→Ufn↓→ΔUn↑(=Usn-Ufn)>0→→ΔUi↑(=-Usi+Ufi)<0→UC↑→脉冲前移→Ud↑→n↑三、双闭环调速系统的机械特性

调节过程：6-43§6-6速度和电流双闭环直流调速系统第七十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三双闭环调速系统具有的优点：具有良好的静特性（较理想的挖土机特性）具有较好的动态特性，起动时间短（动态响应快），超调量也较小。系统抗扰动能力强。由两个调节器分别调节电流和转速，可以分别进行设计，分别调整，调整方便。6-44§6-6速度和电流双闭环直流调速系统第七十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三§6-7可逆直流调速系统

一、可逆调速系统的电路改变电磁转矩的方向有两种方法：改变电动机电枢电流的方向改变电动机励磁磁通的方向------电枢可逆电路------磁场可逆电路电枢可逆电路接触器切换电枢可逆电路6-45第七十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三适用：要求不高，动作不频繁的小容量的生产机械上。特点：结构简单、经济，但切换速度低，噪声较大，触点寿命较短。晶闸管开关切换电枢的可逆电路特点：切换速度快，电路比较简单，而且工作是完全不存在环流，工作可靠性比较高；但对晶闸管耐压和电流容量的要求比较高。6-46§6-7可逆直流调速系统

第七十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三两组晶闸管整流装置供电的电枢可逆电路

特点：正、反向转换十分迅速，所以在要求频繁快速正、反转的生产机械的拖动上得到广泛的应用。磁场可逆电路

电动机电枢只用一组晶闸管整流装置供电，而电动机励磁绕组则采用可逆供电。接触器切换磁场可逆电路晶闸管开关切换磁场的可逆电路两组晶闸管整流装置供电的磁场可逆电路

6-47§6-7可逆直流调速系统

第七十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三电枢可逆电路与磁场可逆电路的比较磁场可逆电路中电枢回路只需一套整流装置。励磁回路虽用两套整流装置，但由于电动机励磁功率小，投资费用可节省。电枢可逆电路需要两套容量较大的晶闸管整流装置，投资往往较大，在大容量系统中尤甚。电枢回路电感小，时间常数小（约几十毫秒），因而切换的快速性好。励磁回路电感大，时间常数大（约为零点几秒至几秒），因而励磁反向的过程要比电枢反向慢的多。投资快速性6-48§6-7可逆直流调速系统

第七十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三电枢控制系统简单励磁控制系统复杂控制复杂性正反转频繁、对快速性要求高；中、小容量生产机械。正反转不太频繁、对快速性要求不高的大容量可逆系统。适用场合二、环流的控制方式及可逆调速系统的分类什么是环流不流过负载，只在正反两组晶闸管间流过的电流称为环流。§6-7可逆直流调速系统

6-49第八十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三环流的两重性适当的环流作为流过晶闸管的基本电流，越过机械特性的电流断续区，有利于系统性能的改善。

消耗功率，加重晶闸管和变压器的负担，投资费用为之上升，并使功率因数变差。可逆调速系统的分类有环流可逆系统无环流可逆系统自然环流可逆系统给定环流可逆系统可控环流可逆系统逻辑无环流可逆系统错位无环流可逆系统6-50§6-7可逆直流调速系统

第八十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三三、逻辑控制无环流可逆调速系统

系统的组成逻辑指令装置6-51§6-7可逆直流调速系统

第八十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三主电路正反两组晶闸管整流装置反并联供电没有设置平衡电抗器保留平波电抗器控制电路

采用电流、速度双闭环系统增加了逻辑控制器LC，作用是对正、反两组触发脉冲实施封锁和开放控制6-52§6-7可逆直流调速系统

第八十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三由于电枢和平波电抗器电感等因素的影响，电流变化要滞后一些，而正反组切换还须等到电流衰减到零。因此还须增加一个反映电流到零的信号，即零电流检测信号UI0。

逻辑控制器的输入端引入反映电流极性变化的电流给定信号Usi和反映电流Id为零的信号UI0作为输入信号

6-53

电流调节器的电流给定信号Usi正好决定电动机电枢电流的方向:Usi为负时，电枢电流方向