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1、11.1机电传动限制系统的组成和分类机电传动限制系统的组成和分类1.机电传动限制系统的组成机电传动限制系统的组成机电传动限制系统是由机电传动限制系统是由电机、电器、电子部件电机、电器、电子部件组合而成，通过确定的组合而成，通过确定的限制去实现对生产机械限制去实现对生产机械的驱动任务的驱动任务.(1)开环限制系统开环限制系统:只有限制量只有限制量(输入量输入量)对被对被限制量限制量(输出量输出量)的单向的单向限制作用，而不存在被限制作用，而不存在被限制量对限制量的影响限制量对限制量的影响和联系，这样的限制系和联系，这样的限制系统称为开环限制系统。统称为开环限制系统。(2)闭环限制系统l当系统受到
2、外界的扰动当系统受到外界的扰动(如负如负载的波动载的波动)，使被调量与给定，使被调量与给定值发生偏差时，由测量环节值发生偏差时，由测量环节(测速发电机测速发电机)测量的被调量测量的被调量(电动机的转速电动机的转速)和给定值进和给定值进行比较，得出偏差，再经过行比较，得出偏差，再经过放大环节将偏差信号放大去放大环节将偏差信号放大去限制执行环节，达到抵消扰限制执行环节，达到抵消扰动削减偏差的目的。其特点动削减偏差的目的。其特点是输入量与输出量之间既有是输入量与输出量之间既有正向的限制作用，又有反向正向的限制作用，又有反向的反馈限制作用，形成一个的反馈限制作用，形成一个闭环，故又称闭环限制系统闭环，
3、故又称闭环限制系统或反馈限制系统。或反馈限制系统。2.自动限制系统的分类上述的开环限制系统和闭环限制系统是从组成原理上分的。常见的还有下列的分类方法：(1)按接受不同的反馈方式，可分为转速负反馈、电势负反馈、电压负反馈及电流正反馈限制系统；(2)按自动调整系统的困难程度，可分为单环自动调整系统和多环自动调整系统；(3)按系统稳态时被调量与给定量有无差别，可分为有静差调整系统和无静差调整系统；(4)按给定量变更的规律，可分为定值调整系统、程序限制系统和随动系统；(5)按调整动作与时间的关系，可分为断续限制系统和连续限制系统；(6)按系统中所包含的元件特性，可分为线性限制系统和非线性限制系统。例:
4、闭环自动限制系统方框图11.211.2机电传动限制系统调速方案的选择机电传动限制系统调速方案的选择l1.生产机械对自动调速系统技术指标的要求l1)静态技术指标l(1)调速范围Dl联立解上两式得:电动机调速特性如下图,静差度S取S2的值.-额定负载时的转速降.l(2)静差度S式中式中.no-志向空载转速志向空载转速;l2)动态技术指标l(1)最大超调量:为10%-35%.(2)过渡过程时间T(3)振荡次数2.2.机电传动限制系统方案的确定原则机电传动限制系统方案的确定原则l1)不要求电气调速的:l(1)空载,轻载起动的,选鼠笼式异步电动机;l(2)重载起动的,选线绕式异步电动机;l(3)大容量的
5、选同步电动机;l其中,简洁的接受继电器-接触器 限制;困难的接受PLC限制.l2)要求电气调速的,依据调速指标确定拖动方案:l(1)D=2-3.有级调速,选多速电动机;l(2)D小于10,无级调速,选滑差电动机;l(3)D大于10,无级调速,接受SCR-M自动调速系统.l3)电动机的调速特性与生产机械负载特性匹配.例例:某直流调速系统某直流调速系统,其高速其高速,低速特性如图示低速特性如图示,=1450r/min,=1450r/min,=145r/min,=10r/min,=145r/min,=10r/min,问系统达到的调速范围有多大问系统达到的调速范围有多大?系统允许系统允许的静差度是多少
6、的静差度是多少?l解:=1440/135=10.67=10/145=6.9%或=1450(0.069)/10(1-0.069)=10.6711.3 11.3 晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管-电动机直流传动限制系统电动机直流传动限制系统电动机直流传动限制系统电动机直流传动限制系统一一一一.单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统1.1.有静差调速系统有静差调速系统有静差调速系统有静差调速系统l1).转速负反馈自动调速系统转速负反馈自动调速系统-系统原理方框图系统原理方框图转速负反馈自动调速系统转速负反馈自动调速系统(1)系统组成系统组成直流电动机直流电动机;晶闸管触发电
7、路和晶闸管触发电路和主电路主电路;放大器放大器(比例调整器比例调整器);给定环节给定环节给定电给定电压压Ug;反馈环节反馈环节-反馈电反馈电压压Uf=;放大器放大器 比较环节比较环节(2)静特性方程式静特性方程式比较环节比较环节闭环系统的开环放大倍数为闭环系统的开环放大倍数为令前向通道放大倍数为令前向通道放大倍数为电动机电枢回路电动机电枢回路整流环节输出电压整流环节输出电压静特性方程式l联立求解上页几式得闭环系统静特性方程式l比较式(11.5)和式(11.6),得到两个重要的结论:l由电动机电枢电路方程式可得开环系统静特性方程式例例例例1:1:某直流闭环调速系统的速度调整范围是某直流闭环调速系
8、统的速度调整范围是某直流闭环调速系统的速度调整范围是某直流闭环调速系统的速度调整范围是1500-1500-150r/min,150r/min,静差度为静差度为静差度为静差度为0.05,0.05,问系统允许的速降是多少问系统允许的速降是多少问系统允许的速降是多少问系统允许的速降是多少?假如开假如开假如开假如开环系统的静态速降是环系统的静态速降是环系统的静态速降是环系统的静态速降是80r/min,80r/min,求闭环系统的开环放大倍数求闭环系统的开环放大倍数求闭环系统的开环放大倍数求闭环系统的开环放大倍数.l解解;由由 得得思索题思索题:1500r/min是额定转速还是志向空载转速是额定转速还是
9、志向空载转速?例例2:2:某直流闭环调速系统的速度调整范围是某直流闭环调速系统的速度调整范围是D=1:10,D=1:10,额定转速为额定转速为1000r/min,1000r/min,开环转速速降是开环转速速降是100r/min,100r/min,假如要求系统的静差度由假如要求系统的静差度由15%15%降降至至5%,5%,则闭环系统的开环放大倍数则闭环系统的开环放大倍数.如何变更如何变更?l解:开环时额定转速下的静差度为l=1000(0.05)/10(1-0.05)=5.26=1000(0.15)/10(1-0.15)=17.65=100/5.26=18=100/17.65=4.67l不满足5%
10、的指标要求,要接受闭环系统.2)2)电压负反馈自动调速系统电压负反馈自动调速系统电压负反馈自动调速系统电压负反馈自动调速系统 转速负反馈是抑制转速变更的最干脆而有效的方法，它是自动调速系统最基本的反馈形式。但转速负反馈须要有反映转速的测速发电机，它的安装和修理都不太便利，因此，在调速系统中还接受其他的反馈形式。(1)电压负反馈系统：具有电压负反馈环节的调速系统如下图所示.电动机的转速随电枢端电压的大小而变。电压负反馈系统就是把电动机电枢电压作为反馈量，以调整转速。电压负反馈系统的特点是线路简洁，可是它稳定速度的效果并不大，因为，负载增加时，电动机电枢内阻引起的内阻压降得不到补偿.一般线路中接受
11、电压负反馈，主要不是用它来稳速，而是用它来防止过压、改善动态特性、加快过渡过程。(2)(2)(2)(2)具有电压负反馈环节的调速系统具有电压负反馈环节的调速系统具有电压负反馈环节的调速系统具有电压负反馈环节的调速系统留意反馈电压与给定电压的极性留意反馈电压与给定电压的极性3)3)电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统(1)(1)电流正反馈的作用电流正反馈的作用:为了补偿电枢电阻压降为了补偿电枢电阻压降,一般在电压负反馈的基础上一般在电压负反馈的基础上再增加一个电流正反馈环节再增加一个电流正
12、反馈环节.它是把反映电动机电枢电流大小的量取出，与电压它是把反映电动机电枢电流大小的量取出，与电压负反馈一起加到放大器输入端。由于是正反馈，当负负反馈一起加到放大器输入端。由于是正反馈，当负载电流增加时，放大器输入信号也增加，使晶闸管整载电流增加时，放大器输入信号也增加，使晶闸管整流输出电压增加，以此来补偿电动机电枢电阻所产生流输出电压增加，以此来补偿电动机电枢电阻所产生的压降。由于这种反馈方式的转速着陆比仅有电压负的压降。由于这种反馈方式的转速着陆比仅有电压负反馈时小了很多，因而扩大了调速范围，假如比例选反馈时小了很多，因而扩大了调速范围，假如比例选择恰当，综合反馈将具有电势内反馈择恰当，综
13、合反馈将具有电势内反馈,即相像于转速反即相像于转速反馈的性质。馈的性质。电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统方框图电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统方框图电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统方框图电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统方框图4)4)电流截止负反馈系统电流截止负反馈系统电流截止负反馈系统电流截止负反馈系统是一种在过渡过程中起作用的反馈是一种在过渡过程中起作用的反馈,称为软反馈称为软反馈.(1)电流截止负反馈的作用电流截止负反馈的作用 在转速负反馈系统中在转速负反馈系统中,电动机电动机起动瞬间起动瞬间,转子没有动转子没有动,没有没有反馈电压反馈电压,只有给定电压起作只有给定电压起作
14、用用.一方面一方面,电动机将快速起电动机将快速起动动;另一方面另一方面,过大的起动电过大的起动电流对电动机不利流对电动机不利.为了限制电为了限制电动机起动过程时的过大电流动机起动过程时的过大电流,引入电流截止负反馈引入电流截止负反馈.(2)电流截止负反馈的特性电流截止负反馈的特性近似挖掘机特性近似挖掘机特性.如图示如图示.带电流截止负反馈环节的自动调速系统方框图带电流截止负反馈环节的自动调速系统方框图带电流截止负反馈环节的自动调速系统方框图带电流截止负反馈环节的自动调速系统方框图(3)截止电流的整定截止电流的整定截止电流截止电流Io=(1-1.1)IaN堵转电流堵转电流Iao=(2-2.5)I
15、aN(4)电流截止负反馈的组成电流截止负反馈的组成讯号源讯号源IaR;反馈源反馈源Ub;方向整流器方向整流器V.5)5)有静差调速系统举例有静差调速系统举例有静差调速系统举例有静差调速系统举例X2010AX2010A型龙门铣床工作台进给传动型龙门铣床工作台进给传动型龙门铣床工作台进给传动型龙门铣床工作台进给传动晶闸管直流调速系统晶闸管直流调速系统晶闸管直流调速系统晶闸管直流调速系统(1)概述概述:龙门铣床的主运动为铣刀的旋转运动，进给运动为工作台的往复运龙门铣床的主运动为铣刀的旋转运动，进给运动为工作台的往复运动，进给运动属于恒转矩负载动，进给运动属于恒转矩负载.进给运动有工作台的前后移动，进
16、给运动有工作台的前后移动，左、右主轴箱沿立柱上下移动，垂直主轴箱沿横梁左右移动左、右主轴箱沿立柱上下移动，垂直主轴箱沿横梁左右移动(均共均共用一个电动机，用选择开关限制电磁离合器来进行选择用一个电动机，用选择开关限制电磁离合器来进行选择)，传动电，传动电机为直流电动机，接受晶闸管整流供电，无级调整直流电动机的机为直流电动机，接受晶闸管整流供电，无级调整直流电动机的电枢电压进行调速电枢电压进行调速.工作台和主轴箱的快速移动，仍用进给电动机工作台和主轴箱的快速移动，仍用进给电动机传动传动.(2)调速指标调速指标:调速范围调速范围D=50,静差度静差度S15%.(3)进给运动传动系统方框图进给运动传
17、动系统方框图 进给运动传动系统方框图进给运动传动系统方框图(4)SCR-M(4)SCR-M主回路主回路主回路主回路l由于进给电动机正反向工作不频繁，容量也不大由于进给电动机正反向工作不频繁，容量也不大(4kW,1000r/min,200V)(4kW,1000r/min,200V)，因此接受单相半控桥式整流线路，电动，因此接受单相半控桥式整流线路，电动机的正、反转由接触器机的正、反转由接触器FKMFKM、RKMRKM限制，主回路整流元件均设有阻限制，主回路整流元件均设有阻容爱护元件，电动机的制动接受能耗制动，制动时接触器容爱护元件，电动机的制动接受能耗制动，制动时接触器KMKM动作，动作，将电阻
18、将电阻R R并接在电枢两端。电流继电器并接在电枢两端。电流继电器2KA2KA作过电流爱护，在作过电流爱护，在50A50A左左右动作。右动作。l电动机是一个反电势负载，具有确定的电感，当主回路中没有另电动机是一个反电势负载，具有确定的电感，当主回路中没有另加滤波电抗器时，主回路电流总是断续的加滤波电抗器时，主回路电流总是断续的,特殊是在轻负载状况下，特殊是在轻负载状况下，晶闸管整流电压要上升，电动机的转速比有滤波电抗器状况下的晶闸管整流电压要上升，电动机的转速比有滤波电抗器状况下的转速要高转速要高.续流二极管续流二极管3VD3VD在低速、大负载状况下，有续流作用，在低速、大负载状况下，有续流作用
19、，以保证晶闸管整流器的正常工作。以保证晶闸管整流器的正常工作。l主电路电气原理图如下主电路电气原理图如下.SCR-MSCR-M主电路图主电路图(5)(5)晶闸管触发电路晶闸管触发电路晶闸管触发电路晶闸管触发电路接受同步波为锯齿波的晶体管移相触发电路接受同步波为锯齿波的晶体管移相触发电路接受同步波为锯齿波的晶体管移相触发电路接受同步波为锯齿波的晶体管移相触发电路(6)(6)放大器放大器放大器放大器接受单级晶体管电压放大器接受单级晶体管电压放大器接受单级晶体管电压放大器接受单级晶体管电压放大器在放大器的输入端加有各种反馈信号：在放大器的输入端加有各种反馈信号：a a、接受深度速度负反馈，是为了提高
20、电动机机械特性的硬度，、接受深度速度负反馈，是为了提高电动机机械特性的硬度，满足调速范围的要求。满足调速范围的要求。b b、电压微分、电压微分(软软)负反馈环节，由负反馈环节，由18C18C、23R23R组成，进给工作时，组成，进给工作时，继电器继电器4K4K得电，其常闭触头断开，得电，其常闭触头断开，18C18C起作用，该环节起软反馈作起作用，该环节起软反馈作用，以增加系统的稳定性。用，以增加系统的稳定性。c c、电流微分负反馈环节，由、电流微分负反馈环节，由19C19C、24R24R组成，同样是为了增加系统组成，同样是为了增加系统的稳定性。的稳定性。d d、电流截止负反馈环节，由稳压管、电
21、流截止负反馈环节，由稳压管5VZ5VZ和滤波电感和滤波电感L L组成。从主组成。从主电路中的电路中的1RF1RF上取出的电压正比于主回路负载电流上取出的电压正比于主回路负载电流,在负载电流在负载电流(平均值平均值)较大时，从较大时，从1RF1RF上取出的电压大于上取出的电压大于5VZ5VZ的击穿电压，限流的击穿电压，限流回路开放，使回路开放，使5VT5VT截止，截止，UcoUco增大，增大，增大，晶闸管输出减小，从增大，晶闸管输出减小，从而限制主回路电流，以爱护晶闸管和电动机。而限制主回路电流，以爱护晶闸管和电动机。放大器电路图放大器电路图2.2.无静差调速系统无静差调速系统无静差调速系统无静
22、差调速系统1)比例积分调整器比例积分调整器(PI调整器调整器)接受接受PI调整器调整器能获得较高的静态精度能获得较高的静态精度能具有较快的动态响应能具有较快的动态响应.电路图时间特性2)具有比例积分调整具有比例积分调整的无静差调速系统方框图的无静差调速系统方框图放大器的反馈电路不是放大器的反馈电路不是R,而是而是R,Cl当电动机负载增加l(a)转速下降l(b)比例部分从一起先起调整作l用,使整流电压增加l(c)之1曲线,积分部分在以后起l作用,并保持数值不变,见(c)之l2曲线.lPI调整器的综合作用如(c)中l曲线3所示.调整作用调整作用二二二二.双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环直
23、流调速系统双闭环直流调速系统1.1.转速、电流双闭环调速系统的组成转速、电流双闭环调速系统的组成有些生产机械常常处于正反转工作状态有些生产机械常常处于正反转工作状态(如龙门刨床、可逆轧钢机等如龙门刨床、可逆轧钢机等)，为了提，为了提高生产率，要求尽量缩短起动、制动和高生产率，要求尽量缩短起动、制动和反转过渡过程的时间，这就要求在起动反转过渡过程的时间，这就要求在起动过程中，把电动机的电流当作被调整量，过程中，把电动机的电流当作被调整量，使之维持为电动机允许的最大值使之维持为电动机允许的最大值IamIam并保并保持不变。这就要求有一个电流调整器来持不变。这就要求有一个电流调整器来完成这个任务。完
24、成这个任务。具有速度调整器具有速度调整器ASRASR和电流调整器和电流调整器ACRACR的双的双闭环调速系统就是在这种要求下产生的闭环调速系统就是在这种要求下产生的.志向的起动过程曲线志向的起动过程曲线2 2转速、电流双闭环调速系统的静态与动态分析转速、电流双闭环调速系统的静态与动态分析转速、电流双闭环调速系统的静态与动态分析转速、电流双闭环调速系统的静态与动态分析1)静态分析静态分析l从静特性上看，维持电动机转速不变是由速度调整器从静特性上看，维持电动机转速不变是由速度调整器ASRASR来实现的。来实现的。l在电流调整器在电流调整器ACRACR上，运用的是电流负反馈，它有使静特性变软的趋势，
25、上，运用的是电流负反馈，它有使静特性变软的趋势，但转速负反馈环是外环，内环电流负反馈对于转速环来说相当于一个但转速负反馈环是外环，内环电流负反馈对于转速环来说相当于一个扰动作用，只要转速调整器扰动作用，只要转速调整器ASRASR的放大倍数足够大，而且没有饱和，则的放大倍数足够大，而且没有饱和，则电流负反馈的扰动作用就受到抑制。整个系统的本质由外环速度调整电流负反馈的扰动作用就受到抑制。整个系统的本质由外环速度调整器来确定，它仍旧是一个无静差的调速系统。也就是说，当转速调整器来确定，它仍旧是一个无静差的调速系统。也就是说，当转速调整器不饱和时，电流负反馈使静特性可能产生的速降完全被转速调整器器不
26、饱和时，电流负反馈使静特性可能产生的速降完全被转速调整器的积分作用所抵消了，一旦的积分作用所抵消了，一旦ASRASR饱和，当负载电流过大，系统实现爱护饱和，当负载电流过大，系统实现爱护作用使转速下降很大时，转速环即失去作用，只剩下电流环起作用，作用使转速下降很大时，转速环即失去作用，只剩下电流环起作用，这时系统表现为恒流调整系统，静特性便会呈现出很陡的下垂段特性。这时系统表现为恒流调整系统，静特性便会呈现出很陡的下垂段特性。l在突加给定电压在突加给定电压UgnUgn的起动过的起动过程中，转速调整器输出电压程中，转速调整器输出电压Ugi,Ugi,电流调整器输出电压电流调整器输出电压Uk,Uk,可
27、控整流器输出电压可控整流器输出电压Ud,Ud,电动电动机电枢电流机电枢电流IaIa和转速和转速n n的动态的动态响应波形如右图。整个过渡响应波形如右图。整个过渡过程可以分成三个阶段，在过程可以分成三个阶段，在图中分别标以图中分别标以,和和.l双闭环调速系统，在起动过双闭环调速系统，在起动过程的大部分时间内，程的大部分时间内，ASRASR处于处于饱和限幅状态，转速环相当饱和限幅状态，转速环相当于开路于开路,系统表现为恒电流调系统表现为恒电流调整，整，2)动态分析动态分析三三三三.可逆直流调速系统可逆直流调速系统可逆直流调速系统可逆直流调速系统1.接触器切换接触器切换2.晶闸管切换晶闸管切换适用于
28、中小型电机适用于中小型电机3.3.接受两套晶闸管变流器的可逆线路接受两套晶闸管变流器的可逆线路接受两套晶闸管变流器的可逆线路接受两套晶闸管变流器的可逆线路线路分为有环流和无环流线路分为有环流和无环流线路分为有环流和无环流线路分为有环流和无环流(逻辑无环流逻辑无环流逻辑无环流逻辑无环流,错位无环流错位无环流错位无环流错位无环流)两种两种两种两种.11.4 晶体管晶体管-电动机直流脉宽调速系统电动机直流脉宽调速系统1.基本工作原理对角线上的一对大功率晶体管的基极,接受同一限制信号同时导通或截止.电动机的转向和转速取决于电压平均值Uav.设矩形波的周期为T,正向脉宽为t1,定义占空比则:2 2、主要
29、特点、主要特点 晶体管直流脉宽调速系统与晶闸管直流调速系统比较具有下列特点：晶体管直流脉宽调速系统与晶闸管直流调速系统比较具有下列特点：(1)(1)主电路所需的功率元件少。实现同样的功能，一般晶体管的数主电路所需的功率元件少。实现同样的功能，一般晶体管的数 量仅为晶闸管的量仅为晶闸管的1/31/31/61/6。(2)(2)限制线路简洁。晶体管的限制比晶闸管的简洁，不存在相序问限制线路简洁。晶体管的限制比晶闸管的简洁，不存在相序问题，不须要烦琐的同步移相触发限制电路。题，不须要烦琐的同步移相触发限制电路。(3)(3)晶体管脉宽调制晶体管脉宽调制(PWM)(PWM)放大器的开关频率高放大器的开关频
30、率高,前者的动态响应速前者的动态响应速度和稳速精度等性能指标都比后者好。电动机的附加损耗都小。度和稳速精度等性能指标都比后者好。电动机的附加损耗都小。(4)(4)晶体管脉宽调制放大器的电压放大系数不随输出电压的变更而晶体管脉宽调制放大器的电压放大系数不随输出电压的变更而变更，而晶闸管整流器的电压放大系数在输出电压低时变小。这样变更，而晶闸管整流器的电压放大系数在输出电压低时变小。这样前者的低速性能要比后者好得多，它可使电动机在很低的速度下稳前者的低速性能要比后者好得多，它可使电动机在很低的速度下稳定运转，其调速范围很宽定运转，其调速范围很宽.3.3.晶体管脉宽调速系统组成方框图晶体管脉宽调速系
31、统组成方框图晶体管脉宽调速系统组成方框图晶体管脉宽调速系统组成方框图1)1)主电路主电路主电路主电路(功率开关放大器功率开关放大器功率开关放大器功率开关放大器)晶体管脉宽调速系统主晶体管脉宽调速系统主电路的结构形式有多种，电路的结构形式有多种，按输出极性有单极性输按输出极性有单极性输出和双极性输出之分，出和双极性输出之分，而双极性输出的主电路而双极性输出的主电路又分又分H型和型和T型两类，型两类，H型脉宽放大器又可分为型脉宽放大器又可分为单极式和双极式两种，单极式和双极式两种，右图所示为双极性双极右图所示为双极性双极式脉宽放大器式脉宽放大器.2)2)限制电路限制电路限制电路限制电路(1)速度调
32、整器和电流调整器速度调整器和电流调整器:ASR和和ACR都接受比例积分都接受比例积分调整器调整器.(2)三角波发生器三角波发生器:可以获得一个对称的三角波电可以获得一个对称的三角波电压压.(3)电压电压-脉冲变换器脉冲变换器:产生正产生正,负脉宽相等的矩形波负脉宽相等的矩形波电压电压.(4)脉冲安排器及轴功率放大脉冲安排器及轴功率放大,电电路图见右图路图见右图.(5)其他限制电路其他限制电路4.4.晶体管脉宽调速系统的分析晶体管脉宽调速系统的分析晶体管脉宽调速系统的分析晶体管脉宽调速系统的分析 1)静态静态 系统处于静态时电动机停转系统处于静态时电动机停转,，速度调整器，速度调整器ASR、电流
33、、电流调整器调整器ACR的输出均为零，电压的输出均为零，电压-脉冲变换器脉冲变换器BU在三在三角波的作用下，输出正、负等宽的方波电压角波的作用下，输出正、负等宽的方波电压U4,经脉冲经脉冲安排器和功放电路产生的安排器和功放电路产生的Ub1,4和和Ub2,3;加在桥式功率加在桥式功率开关管开关管VT14的基极，使桥式功率晶体管轮番导通或的基极，使桥式功率晶体管轮番导通或截止，此时，电动机电枢两端的平均电压等于零，电截止，此时，电动机电枢两端的平均电压等于零，电动机停止不动。必需说明的是，此时，电动机电枢两动机停止不动。必需说明的是，此时，电动机电枢两端的平均电压及平均电流虽然为零，但电动机电枢的
34、端的平均电压及平均电流虽然为零，但电动机电枢的瞬时电压及电流并不为零，在瞬时电压及电流并不为零，在ASR及及ACR的作用下，的作用下，系统事实上处于动态平衡状态。系统事实上处于动态平衡状态。晶体管脉宽调速系统的分析晶体管脉宽调速系统的分析晶体管脉宽调速系统的分析晶体管脉宽调速系统的分析2)起动起动:以正转起动为例以正转起动为例,速度给定信号速度给定信号Ugn送入后送入后,速度调整器的输速度调整器的输入端之后，速度调整器的输出入端之后，速度调整器的输出Ugi便始终处于最大限幅值，相当于便始终处于最大限幅值，相当于速度调整器处于开环状态。速度调整器处于开环状态。因为速度调整器的输出就是电流调因为速
35、度调整器的输出就是电流调整器的给定，在速度调整器输出电压限幅值的作用下，使得电枢整器的给定，在速度调整器输出电压限幅值的作用下，使得电枢两端的平均电压快速上升，电动机快速启动两端的平均电压快速上升，电动机快速启动.电动机电枢平均电流电动机电枢平均电流亦快速增加。由于电流调整器的作用，电动机就在这最大给定电亦快速增加。由于电流调整器的作用，电动机就在这最大给定电流下加速流下加速.3)制动制动:当电动机处于某种速度的稳态运行时，若突然使速度给定降当电动机处于某种速度的稳态运行时，若突然使速度给定降为零，速度调整器的输出将马上处于正的限幅值，速度调整器的为零，速度调整器的输出将马上处于正的限幅值，速
36、度调整器的输出访电流调整器的输出马上处于负的限幅值，电动机即进行制输出访电流调整器的输出马上处于负的限幅值，电动机即进行制动，直到速度降为零。以后的过程同静态。动，直到速度降为零。以后的过程同静态。11.5 11.5 基于单片机限制的直流调速系统基于单片机限制的直流调速系统基于单片机限制的直流调速系统基于单片机限制的直流调速系统1.MCD-型微机限制直流调速系统型微机限制直流调速系统2.MC-2.MC-型微机限制直流调速系统的特点型微机限制直流调速系统的特点型微机限制直流调速系统的特点型微机限制直流调速系统的特点 1)接受了美国接受了美国Inter公司推出的公司推出的16位单片机位单片机808
37、9小系统，完成数字小系统，完成数字触发器的功能，使硬件电路软件化，克服了硬件电路存在的时漂触发器的功能，使硬件电路软件化，克服了硬件电路存在的时漂和温漂，提高了系统的调整稳定性和工作牢靠性；还利用和温漂，提高了系统的调整稳定性和工作牢靠性；还利用8089小小系统实现转速实时显示和故障类型的数显功能，智能数显功能强，系统实现转速实时显示和故障类型的数显功能，智能数显功能强，数字精确，便于直观诊断，便于工人操作与修理。数字精确，便于直观诊断，便于工人操作与修理。2)保留了传统的速度、电流双闭环调整功能。速度调整器接受保留了传统的速度、电流双闭环调整功能。速度调整器接受PID限制，电流调整器接受限制，电流调整器接受PI限制，两个调整器均接受进口的低限制，两个调整器均接受进口的低漂移运算放大器，系统调整快，动态性能好，调速范围宽。漂移运算放大器，系统调整快，动态性能好，调速范围宽。3)接受了瑞士公司生产的电流传感器接受了瑞士公司生产的电流传感器LEM模块，它体积小，且线模块，它体积小，且线性度与失真度好，提高了反馈信号的质量，增加了调整精确性。性度与失真度好，提高了反馈信号的质量，增加了调整精确性。4)系统具有过流、欠压、零励磁、缺相、相序错误指示等功能，系统具有过流、欠压、零励磁、缺相、相序错误指示等功能，爱护功能全，牢靠性高爱护功能全，牢靠性高.