PWM直流电机双闭环调速系统设计(4)

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现阶段，我国在具有完全自主知识产权的全数字化调速装置的研发水平上还落后于发达国家，而且进口的控制器价格昂贵，因此，学习和研究国外先进的控制器，具有重大的经济价值和实际意义。根据目前的发展趋势，展望未来，全数字直流调速系统必将向高性能、高精度的方向发展，朝着调试手段更加先进，控制、通讯功能更丰富的方向迈进，尤其是它的控制精度和平滑性还可以得到进一步的提高。

第二章单闭环直流脉宽调速系统

在现代化工业生产中，生产机械都不停地运动着，几乎无处不使用电力传动装置。由于各种不同的生产机械运动规律不一样，对传动装置性能的要求也不一样。为了提高产品质量，增加产量，提高生产效率，越来越多的生产机械要求能实现转速调节与相应的自动化控制，并且对电力传动装置的拖动性能要求也越来越高。

2.1单闭环直流系统简介

 2.1.1直流电动机调速方案

由电机学基本理论可知，直流电动机转速特性方程式为

(2—1)

由上式可见，直流电动机调速方案可有以下三种。

1．改变电枢回路总电阻R如图2－1，总电阻R越大，特性线斜率越大，机械特性越软。若负载转矩为 ,对应所需的电枢电流为 ,则负载大小不变时总电阻越大，转速越低。由于电阻耗能大，机械特性软，调速范围窄，不能实现无级平滑调速，只用于一些要求不高的场合。

变电阻调速特性

串联电阻调速可以从物理概念上理解其实质：外加电压不变时，电枢电流不变（负载不变），但电枢电流在串联电阻上造成的降压增大了，因此加于电动机上的电压就减小，转速也只能降低。同时，串联电阻愈大，转速也愈低。另外，当电枢电路串入电阻以后，负载愈大（电枢电流愈大），在串联电阻上的降压也愈大，从而使转速随转矩增加而下降得也越多，亦即特性变软。

串联电阻调速的优点是操作简单和控制设备不复杂。调速变阻器又可当起动变阻器使用。其缺点是系统转速受负载影响较大，轻载时达不到调速的目的（范围很小），重载时“丢转”又很严重，而且在串联电阻中流过的是很大的电枢电流，长期运行时损耗的功率也很大，运行的经济性差，故只适用于额定转速以下，不需经常调速，而且机械特性要求变软的调速。例如，一般用于串励和复励直流电动机拖动的电车和炼钢车间的浇铸吊车等生产机械。

电枢电路串联电阻调速时保持负载转矩为额定值，电枢电流也为额定值（T∝1）,故属于恒转矩调速。当需要降低转速时，小容量时可串一台手动或电动变阻器来进行调速，在较大容量时多是通过接触器一继电器装置来切换，故多属于有机调速。

2.减弱电机励磁磁通φ普通电动机在额定磁通下运行，铁芯已接近饱和，不能再增加磁通而只能减小。如图2－2，φ减小，增大，特性线斜率也增大。弱磁调速虽然能实现平滑调速，但其调速范围太小，特性较软，因而只是在额定转速以上作小范围升速时才采用。

从以上分析可知，弱磁升速的优点是：因为调节是在功率较小的励磁电路中进行，减小励磁可使电动机转速升高。在负载转矩不变的情况下，电枢电流将增加，输入和输出的功率将同时增加，电动机的功率几乎不变。所以用此方法调速时，效率高,源!自%751>文)论(文]网[www.751com.cn，控制方便，设备简单，能量损耗小，调速平滑性高，适用于额定转速以上的恒功率调速，在不经常逆转的重型机床（重型龙门刨床等）中应用较广。