绪论交直流调速系统课件.ppt

1、交直流调速系统交直流调速系统引言：关于调速系统引言：关于调速系统绪论第1 讲交直流调速系统交直流调速系统 以生产机构的速度、位以生产机构的速度、位置置-等变量为被控量，等变量为被控量，以以“电动机电动机”为执行机为执行机构。构。0.1自动控制系统的构成体系自动控制系统的构成体系自动控制系统分为自动控制系统分为生产过程自动控制系统生产过程自动控制系统电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统以生产过程参数以生产过程参数T、P、Q-等变量为被控量，以等变量为被控量，以“自动化仪表自动化仪表”为执行机为执行机构。构。交直流调速系统交直流调速系统 0.2电力拖动自动控制系统的分类电力拖动自动控制系统的分

2、类 1、调速系统：、调速系统：以控制电机速度为目的以控制电机速度为目的 2、随动系统：、随动系统：以控制电机转角为目的以控制电机转角为目的 3、程序控制系统：、程序控制系统：以计算机技术实现控制以计算机技术实现控制规律规律 根据电机是交流还是直流，系统又分为根据电机是交流还是直流，系统又分为直流直流和和交流交流系统。系统。交直流调速系统交直流调速系统 0.3工业上常用的交直流调速系统工业上常用的交直流调速系统2 2、位置控制系统（调速系统、位置控制系统（调速系统+位置外环）：即随动位置外环）：即随动（伺服）系统。例如液面位置的控制，雷达方位（伺服）系统。例如液面位置的控制，雷达方位角的控制，机

3、械加工中的轨迹控制等。角的控制，机械加工中的轨迹控制等。1 1、速度控制系统：即调速控制系统，如发动机的、速度控制系统：即调速控制系统，如发动机的转速调节转速调节交直流调速系统交直流调速系统 4 4、多点击同步控制系统（多调速系统、多点击同步控制系统（多调速系统+同步控制装同步控制装置）置）系统中有多个传动点，每个传动点由一个电系统中有多个传动点，每个传动点由一个电动机拖动单元拖动，组成多单元同步控制系统。动机拖动单元拖动，组成多单元同步控制系统。系统中个单元应能同时按规定的速比稳速运行，系统中个单元应能同时按规定的速比稳速运行，并有良好的统调、单调性。并有良好的统调、单调性。3 3、张力控制

4、系统（调速系统、张力控制系统（调速系统+张力外环）张力外环）例如：加工各种带材和线材的控制例如：加工各种带材和线材的控制 上述系统的基础都是速度控制系统。上述系统的基础都是速度控制系统。交直流调速系统交直流调速系统 交通系统交通系统钢铁生产钢铁生产交直流调速系统交直流调速系统 1 1、什么是调速及调速系统、什么是调速及调速系统 电动机是用来拖动某种生产机械的动力电动机是用来拖动某种生产机械的动力设备，所以需要根据工艺要求调节其转设备，所以需要根据工艺要求调节其转速。调节速。调节电动机电动机转速，以适应生产要求转速，以适应生产要求的过程就称之为调速。的过程就称之为调速。用于完成这一功能的用于完成

5、这一功能的自动控制系统自动控制系统就被就被称为是调速系统。称为是调速系统。交直流调速系统交直流调速系统 （1 1）调速：）调速：在加工毛坯工件时，为了防止工在加工毛坯工件时，为了防止工件表面对生产刀具的磨损，因此加工时要求电件表面对生产刀具的磨损，因此加工时要求电机低速运行；而在对工件进行精加工时，为了机低速运行；而在对工件进行精加工时，为了要缩短工加时间，提高产品的成本效益，因此要缩短工加时间，提高产品的成本效益，因此要求电机高速运行。要求电机高速运行。2 2、调速系统的作用、调速系统的作用（2 2）稳速：）稳速：为保证工件表面质量和精度，为保证工件表面质量和精度，要求电动机运行速度平稳。要

6、求电动机运行速度平稳。交直流调速系统交直流调速系统 任何一台需要转速控制的设备，其生产工艺任何一台需要转速控制的设备，其生产工艺对控制性能都有一定的要求。对控制性能都有一定的要求。例如，高速造纸机的抄纸速度达到例如，高速造纸机的抄纸速度达到1000m/min1000m/min，要求稳速误差小于要求稳速误差小于0.01%0.01%。3 3、调速系统的性能指标、调速系统的性能指标 所有所有生产机械对调速系统提出的要求，调速系生产机械对调速系统提出的要求，调速系统应按一定的技术指标即统应按一定的技术指标即静态（稳态）指标静态（稳态）指标和和动态指标动态指标来执行。来执行。交直流调速系统交直流调速系统

7、 （1）调速范围）调速范围D生产机械在生产机械在额定负载额定负载时要求电动机提供的最高转速时要求电动机提供的最高转速n nmaxmax与最低转速与最低转速n nminmin之比称为调速范围，用之比称为调速范围，用D D表示。即：表示。即：通常视通常视n nmaxmax为电动机的额定转速为电动机的额定转速n nN。（2）静差率）静差率S调速系统在某一转速下稳定运行时，负载由理想空载增调速系统在某一转速下稳定运行时，负载由理想空载增加到规定负载时，所对应的转速降落加到规定负载时，所对应的转速降落n n与理想转速与理想转速n n0 0之比，用之比，用s s表示。即：表示。即：minmaxnnD%10

8、0%100000nnnnns 静态指标：调速范围静态指标：调速范围 静差率静差率交直流调速系统交直流调速系统 动态指标：动态指标：超调量超调量()()、调节时间（、调节时间（t ts s）、震荡次数）、震荡次数（N N）交直流调速系统交直流调速系统 4 4、调速系统的发展前景、调速系统的发展前景 直流调速：范围广，静差率小、稳定性直流调速：范围广，静差率小、稳定性好、良好的动态性能。好、良好的动态性能。交流调速：交流电动机结构简单、制造交流调速：交流电动机结构简单、制造方便、维护容易、价格便宜。方便、维护容易、价格便宜。但直流电机换向有火花，交流调速系统但直流电机换向有火花，交流调速系统将取代

9、直流调速。将取代直流调速。而直流调速系统在理论和实践上都比较而直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流调速系统的基础它又是交流调速系统的基础。交直流调速系统交直流调速系统 4.14.1直流调速系统发展概况：直流调速系统发展概况：1.最早的直流调速系统采用最早的直流调速系统采用接点控制接点控制，通过开关设备切换直，通过开关设备切换直流电动机电枢或磁场回路电阻实现有极调速。流电动机电枢或磁场回路电阻实现有极调速。2.1957年晶闸管问世后，采用年晶闸管问世后，采用晶闸管相控装置晶闸管相控装置的可变直流的可变直流电源一直在直流

10、传动中占据主要地位。电源一直在直流传动中占据主要地位。优点：体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便优点：体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等，用晶闸管变流器供电的直流调速系统，不仅在经济等，用晶闸管变流器供电的直流调速系统，不仅在经济指标和可靠性上有所提高，且在技术性能上也显示出很指标和可靠性上有所提高，且在技术性能上也显示出很大的优越性。大的优越性。交直流调速系统交直流调速系统 晶闸管供电的直流调速系统，其功率放大倍数在一万倍以上，晶闸管供电的直流调速系统，其功率放大倍数在一万倍以上，比机组高近一千倍，比水银整流器高几十倍。比机组高近一千倍，比水银整流器高几十倍。快速响应特性，机

11、组是秒级，晶闸管是毫秒级。快速响应特性，机组是秒级，晶闸管是毫秒级。3.微机控制的微机控制的全数字直流调速系统全数字直流调速系统具有良好的动态性能，宽范具有良好的动态性能，宽范围的调速控制，代表着直流调速的发展方向。围的调速控制，代表着直流调速的发展方向。交直流调速系统交直流调速系统 4.24.2交流调速系统概况交流调速系统概况n交流电动机（交流电动机（鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机）被广泛应用）被广泛应用n1930年后，主要利用开关设备（断路器、刀开关等）年后，主要利用开关设备（断路器、刀开关等）来切换主电路来切换主电路n今天，变频调速技术获得了飞速发展，今天，变频调速技术获得了飞速发展，

12、脉宽调制脉宽调制（PWM）逆变器取代了晶闸管构成的方波形逆变器。）逆变器取代了晶闸管构成的方波形逆变器。正弦波脉宽调制正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器及其芯片普遍应用）逆变器及其芯片普遍应用n数字化技术数字化技术使复杂的电动机控制技术得以实现使复杂的电动机控制技术得以实现交直流调速系统交直流调速系统 SIEMENS DC Master 6RA70 6kW 1900kW FR-S520SE-0.4K 交直流调速系统交直流调速系统 课程内容 1、直流调速 基本的控制理论与方法，以直流调速系统为基础 以控制规律为主线，包括：单闭环、双闭环、不可逆及可逆PWM技术 内容：自动控制系统的静、动态特性分析交直流调速系统交直流调速系统 2、交流调速 以转差功率为主线 讨论，转差功率消耗型、回馈型及不变型系统 PWM变频器 通用变频器的选择和使用方法