直流电动机调速系统文献综述


    



    毕业设计(文)

    文献综述



    题 目 直流电动机电流转速双
    闭环控制系统设计
    专 业 电气工程动化
    班 级 20XX级X班
    学 生
    指导教师



    XX学
    2015 年

    直流电动机调速系统文献综述
    摘:着国工业断发展电动机调速系统性求越越高直流电动机调速系统研究越越通直流电动机相关研究国家区进步起着关重作文通直流电动机调速系统相关研究进行综述希够相关学者进步研究提供启示帮助

    关键词:调速系统直流电动机文献综述



    现代化工业生产程中处电力传动装置调速系统必免成电力拖动动控制系统中应广泛种系统着生产工艺产品质量求断提高产量增长越越生产机械求实现动调速动调速系统?种动调速优缺点什?国外调速系统发展展什?问题文带着直流电动机调速系统研究进行综述

    1 直流电动机调速系统研究背景

    然界种源中电具规模集中生产远距离济传输智化动控制等突出特点成类生产活动源代类文明产生发展起重推动作相呼应作电生产传输电特性变化核心装备电机现代社会行业部门中占着越越重位
    社会工业发展脚步直没提留然现代话工业生产中利直流电机工农业中直流电动机作动力系统动控制系统控制直流电动机进行调速现代工业缺少部分众周知二十世纪部分年代中直流电动机具优越调速性部分高性调速控制直流电动机担着巨务现社会直流电动机位然动摇研究直流电动机调速系统社会发展起着重作
    2 直流电动机调速系统国外现状
    直流电动机早出现电动机早够实现调速电动机长期直流电动机直占着速度控制位置控制统治位
    解放国直流电动机制造工业发展五十年代国全国统型电动机系列断改进断进步电动机着生产力发展发展反电动机发展促进社会生产力断提高19世纪末期起电动机逐渐代蒸汽机作拖动生产机械原动机世纪然电动机基结构变化电动机类型增加许运行性济指标等方面改进提高着动控制系统计算机技术发展般旋转电动机理基础发展出许种类控制电动机控制电动机具高性﹑精确度﹑快速响应特点已成电动机学科独立分支
    着国民济国防建设发展工业生产动化程度断提高求直流电动机具更高动态特性较载力更宽调速范围较低转动惯量
    断提高产品性耐性技术济指标某场合求提高型直流电机单机功率求发展更适应特种途特殊环境条件专直流电机
    观电机发展应范围断扩求断提高结构类型断增理研究断深入特30年着电力电子技术计算机技术进步尤超导技术重突破新原理新结构新材料新工艺新方法断推动电机发展更呈现出勃勃生机前景限量着计算机进入控制领域新型电力电子功率元器件断出现采全控型开关功率元件进行脉条款调制
    着微机断运复杂电机控制需微机控制电机电压电流转速转矩转角等电机定指令准确工作通微机控制电机性提升
    电机调速系统采微机控制实现数字化控制电气传动发展方八十年代中期开始全世界电气公司竞相开发数字式调速传动装置电流调速已发展高技术水功率元件采控硅控制板采表面安装技术控制方式采电源换相相位控制特采微机先进技术数字式直流调速装置具高精度优良控制性强抗干扰力国外广泛应
    3 直流电动机调速方法
    直流电动机调速方法三种:调压调速(变电枢电压恒转矩速)二调调磁调速(变励磁电流恒功率调速)三改变电枢回路电阻调速调压调速指调节电动机端电压电动机某转速范围实现级调速优点电机运行整调速范围稳调速范围电机始动电压调额定电压调磁调速改变直流电动机励磁电流实现直流电动机调速技术称直流调磁调速种较简单济容易实现级控制调速直流电动机调压调磁时调速特性:电动机励磁愈弱相负载变动时转速变化愈励直流电动机调磁调速特性曲线直流电动机励磁回路时间常数远电枢回路时间常数直流调磁调速反应速度调电枢电压调速种调速法适反应速度求高求电动机基速恒功率控制场合纸张带材等加工机械卷筒恒张力控制等调磁调速调电枢电压调速相结合构成调压调磁调速改变电枢回路电阻调速通改变电枢回路中电阻实现调速种方法简单易行设备制造方便价格低廉缺点效率低机械特性软较宽滑调速性该法适功率调速范围求场合动控制直流调速系统调压调速
    直流调速系统优良调速特性调速滑范围宽精度高载力动态性易控制等优点满足生产程动化系统中种特殊运行求电气传动中获广泛应金属切削机床轧钢矿山采掘纺织造纸机等需高调速性类控电力拖动生产机械采直流传动直流调速目前止调速系统形式
    4 直流电动机调速系统
    直流电动机分换器换器两种类早时候直流电动机调速系统采恒定直流电压直流电动机进行供电通改变电枢回路中电阻实现调速功种采恒定直流电压调速系统简单易行设备制造方面价格低廉效率低机械特性软够较宽滑调速性该法适合功率调速范围求场合三十年代末出现够电动机调速系统性优异发电机—电动机直流电动机调速系统直流电动机广泛应种调速方法获较宽调速范围滑调速性较少转速变化率种系统少应该包含两台调速系统电动机容量相旋转电机应种调速方法存问题:系统重占效率低维修困难克服种困难二十世纪五十年代开始采水银整流器作控变流装置静止变流器取代旋转变流机组水银环境污染危害着类健康五十年代末着电力电子技术迅速发展晶闸整流器供电直流电动机调速系统已取代发电机—电动机调速系统调速性远远超发电机—电动机调速系统着规模集成电路出现电动机调速系统性改善更着微机技术电力电子技术飞速发展两者机结合电力拖动控制产生新变化微机技术电力电子技术直流拖动技术组合技术领域交叉具广泛应前景少研究者DSP作控制器进行研究直流调速控制系统控制方法历机械式双机组式分立元件电路式集成电路式单片机式发展程着数字信号处理器DSP出现直流调速控制提供新手段方法计算机技术新发展成果运直流调速系统中直流电动机调速系统精度动态性性更提高直流电动机调速系统种:
    41 直流电动机开环调速系统
    调速系统电力拖动控制系统中运十分普遍种系统求较高调速性种生产机械说采直流电机进行调速晶闸—直流电动机调速早种调速方式直流开环调速系统图1示直流电动机电枢三相晶闸整流电路波电抗器供电通改变触发器移相控制信号调节晶闸控制角改变整流器输出电压实现直流电动机调速
    晶闸—直流电动机调速然具较高性济性晶闸单导电性允许电流反流通样会系统逆运行造成困难晶闸外问题电压电流高电压电流变化十分敏感中指标超出范围导致器件短时间损坏必须设计安装保护电流散热装置选择晶闸时留合适余量功功率谐波造成电力公害晶闸控整流存定影响晶闸—电动机调速系统工业控制难达求

    图1 直流电动机开环调速系统
    42 转速闭环控制直流调速系统
    图2静差直流调速系统实例采例积分调节器实现静差采电流截止负反馈限制动态程击电流检测电流交流互感器整流电流反馈信号电流超截止电流时高稳压VST击穿电压晶体三极VBT导通PI调节器输出电压接零电力电子变换器UPE输出电压急剧降达限制电流目

    图2 转速单闭环静差直流调速系统
    众周知稳态误差衡量系统稳态性重指标动调速系统中定值恒定动调速系统说稳态误差扰动引起然实际中引起扰动素存调速系统说扰动负载变化引起单闭环调速系统开环调速系统更克服扰动单闭环调速系统够减少稳态速降单闭环调速系统动调节作开环机械特性点应晶闸直流电动机整流电压恒定值着电枢电流改变动变化电枢电流增电枢压降增转速降闭环静特性点应晶闸直流电动机整流电压恒定值着电枢电流增(减少)相应提高(降低)补偿电枢压降增(减)正闭环系统具着负载变化提供电机整流电压动变化特点闭环系统相开环系统具更抗干扰力闭环调速系统较开环调速系统动侦测转速信号输出信号部分拉回输入端输入信号相较差值作实际输入信号通样动调节输入量达提高系统稳定性作求动态性较高系统中求快速起制动者突加负载动态速降情况中单闭环系统难满足求单闭环系统中心欲控制电流转矩动态程然单闭环控制系统中电流截止负反馈模块电流进行控制电流超界电流值强烈负反馈作限制电流击理想控制电流动态波形
    43 转速电流双闭环直流调速系统
    转速调节器输出作电流调节器输入利电流调节器输出控制电力电子变换器UPE闭环结构电流环里面形成环转速环外面形成外环称转速电流双闭环调速系统

    图3 转速电流双闭环直流调速系统
    带转速反馈单闭环调速系统转速控制系统中基形式没什实价值转速偏差够控制电动机端电压没办法电枢电流进行控制系统处启动者输入电压处幅度变化时会导致电动机电枢电流明显突变衰减缓慢实际生活中电动机转速进行控制外必须电枢电流状态进行控制具良性转速电流两种负反馈作进行分开两者间实行串级连接构成转速电流两负反馈环节双闭环调速系统
    双闭环调速系统中速度环处开环状态时候电流环处闭环状态时双闭环系统相电流恒定值调节系统限幅转速偏差值作电流环定值实现电流限制电流处恒流状态时拖动系统加速度恒定值转速呈现线性增长趋势电动机反电势线性增长反电势应电流调节系统说扰动克服种扰动保持电流恒定电流调节器必须具备积分功
    双闭环调速系统相单闭环调速系统具更强稳速力实际中电网电压发生变化时增设电流环电流环具备维持电流变特性电压波动通电流反馈较时调节必等影响转速反馈回进行调节抗扰性改善
    44 直流逆调速系统
    许生产机械求电动机够正转够反转常常需快速起动制动需电力拖动系统具四象限运行特性说需逆调速系统改变电枢电压极性者改变励磁磁通方够改变直流电机旋转方电机采电力电子装置供电时电力电子器件单导电性需专逆电力电子装置动控制系统
    电动机正转反转 正反制动控直流电动机具四象限运行特性 需满足条件:电动机电枢电压方变电动机电枢电流方变根电机理改变电枢电压极性者改变励磁磁通方够改变直流电机旋转方逆直流调速系统两种方式:电枢电压反接逆直流调速系统二励磁电压反接逆直流调速系统
    运逆直流电动机产生电流定连续电动机停止时候具微振电流够消静摩擦死区低速时候稳性系统调速范围广低速时候开关器件驱动脉然较宽利器件导通利直流调速系统中开关损耗容易发生桥臂直通降低性允许两组VT时处整理状态求控制电路非常严格样系统适求频繁快速正反转生产机械拖动
    45 直流脉宽调速系统
    获调直流电压利电力电子器件完全控性采脉宽调制技术直接恒定直流电压调制成变极性直流电压作电动机电枢端电压实现系统滑调速种调速系统称直流脉宽调速系统PWM占空决定输出直流电机均电压 PWM调节电流PWM意思脉宽调节调节方波高电低电时间30占空波形会30高电时间70低电时间40占空波形具40高电时间60低电时间占空越高电时间越长输出脉幅度越高电压越高果占空0高电时间0没电压输出果占空100输出全部电压 通调节占空实现调节输出电压目输出电压级连续调节 PWM信号矩形方波脉宽度意改变改变脉宽度控制控制回路输出电压高低者做功时间长短实现级调速
    PWM调制直流调速系统适功率场合具着晶闸驱动装置法拟优点PWM系统电路线路简单需功率器件少开关频率高电流容易连续谐波少电机损耗级发热较低速性稳速精度高调速范围宽快速响应电机配合系统频带宽动态响应快动态抗扰力强PWM控制调速系统会存缺点例:电流均值零产生均转矩徒然增电机损耗
    5 总结
    众调速系统中发电机—电动机调速系统需少两台调速系统容量相电机进行调速调速性达理想状态现工业已身影然开环调速系统允许电流反流通会系统逆运行造成困难存着电压电流高电压电流变化造成影响工业转速单闭环调速系统控制电流转速关系现数工业中采转速电流双闭环调速系统某控制较复杂求更高情况会采PWM调速系统未中微机发展电动机调速会越越结合微机技术电力电子技术发展出动态性更调速系统够承受更恶劣工作环境条件够通微机监测通动调节装置调速系统进行控制转速够时时满足负载需节约资源缩短电动机启动时间电动机够迅速进行正反转调节

    参考文献


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