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1、第二章直流开第二章直流开环调速系速系统第1页，共26页，编辑于2022年，星期三第第2 2章章 直流开环调速系统直流开环调速系统2.1 2.1 2.1 2.1 旋转变流机组供电的开环调速系统旋转变流机组供电的开环调速系统旋转变流机组供电的开环调速系统旋转变流机组供电的开环调速系统2.2 2.2 2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统2.3 2.3 2.3 2.3 脉冲宽度调制直流调速系统脉冲宽度调制直流调速系统脉冲宽度调制直流调速系统脉冲宽度调制直流调速系统2.4 2.4 2.4 2.4 直流开环
2、调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数第2页，共26页，编辑于2022年，星期三2.1 2.1 旋转变流机组供电的开环调速系统旋转变流机组供电的开环调速系统(G-M)G-M)以以旋旋转转变变流流机机组组作作为为可可控控电电源源供供电电的的直直流流调调速速系系统统叫叫发发电电机机-电电机机系系统统,简简称称G-MG-M系系统统。其其原原理图如图理图如图2.12.1所示。所示。图图2.1 2.1 旋转变流机组供电的直流调速系统（旋转变流机组供电的直流调速系统（G-MG-M）系统）系统第3页，共26页，编辑于2022年，星期三2.1 2.1
3、旋转变流机组供电的开环调速系统旋转变流机组供电的开环调速系统(G-M)G-M)G-MG-M系系统统可可以以实实现现四四象象限限运运行行，图图2.22.2给给出出了了采采用用旋旋转转变变流流器器供供电电时时，电电机机可可逆逆运运行行的的机机械械特特性性，它它们们基基本本都都是是平平行行的的直直线线。该该系系统统的的机机械械特特性性表表达达式式为为式式（2.12.1）所示。）所示。（2.12.1）图图2.2 G-M2.2 G-M系统的机械特性曲线系统的机械特性曲线第4页，共26页，编辑于2022年，星期三2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)
4、1.1.晶闸管脉冲相位控制直流调速系统介绍晶闸管脉冲相位控制直流调速系统介绍2.V-M2.V-M系统的机械特性系统的机械特性3.3.晶闸管脉冲相位控制可逆传动系统晶闸管脉冲相位控制可逆传动系统第5页，共26页，编辑于2022年，星期三1 1 1 1.晶闸管脉冲相位控制直流调速系统介绍晶闸管脉冲相位控制直流调速系统介绍晶闸管脉冲相位控制直流调速系统介绍晶闸管脉冲相位控制直流调速系统介绍采采用用晶晶闸闸管管变变流流器器供供电电的的直直流流调调速速系系统统叫叫晶晶闸闸管管-电电机机调调速速系系统统，简简称称V-MV-M，又又称称静静止止的的Wand-LeonandWand-Leonand系系统统。其
5、其原原理理框框图图如图（如图（2.32.3）所示。）所示。图图2.3 2.3 晶闸管晶闸管-电机调速系统原理框图（电机调速系统原理框图（V-M)V-M)系统系统2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)第6页，共26页，编辑于2022年，星期三2.V-M2.V-M系统的机械特性系统的机械特性（1 1）有源逆变）有源逆变晶晶闸闸管管整整流流装装置置把把直直流流电电变变为为交流电的过程称为逆变。交流电的过程称为逆变。若若变变流流装装置置把把直直流流电电变变成成交交流流电电后后反反送送到到电电网网，这这种种逆逆变变称称为有源逆变。为有源逆变。图图2
6、.42.4为为三三相相零零式式电电路路供供电电直直流流电电机带位能负载的电路及波形图。机带位能负载的电路及波形图。图图2.4 2.4 晶闸管电路的整流与逆变晶闸管电路的整流与逆变（a a）整流状态；）整流状态；(b)(b)逆变状态逆变状态2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)第7页，共26页，编辑于2022年，星期三逆变角逆变角晶闸管电路有源逆变条件晶闸管电路有源逆变条件变流器的外特性变流器的外特性逆变失败逆变失败防止逆变失败的措施防止逆变失败的措施图图2.5 2.5 变流器平均输出电压特性变流器平均输出电压特性2.2 2.2 晶闸管脉冲
7、相位控制流调速系统晶闸管脉冲相位控制流调速系统(V-M)V-M)第8页，共26页，编辑于2022年，星期三（2 2 2 2）相位控制的机械特性）相位控制的机械特性）相位控制的机械特性）相位控制的机械特性晶晶闸闸管管相相位位控控制制传传动动系系统统工工作作时时，电电枢枢电电流流可可能能存存在在连连续续和和断断续两种情况。续两种情况。图图2.62.6为为由由晶晶闸闸管管三三相相零零式式电电路路供供电电的的相相位位控控制制传传动动系系统统在在电电枢枢电电流流连连续续和和断断续续时的工作波形。时的工作波形。图图2.6 V-M2.6 V-M系统工作情况系统工作情况（a a）线路；）线路；(b)(b)电流
8、断续时工作波形；电流断续时工作波形；(c)(c)电流断续状况得到改善的工作波形；电流断续状况得到改善的工作波形；(d)(d)电流连续时工作波形电流连续时工作波形2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制调速系统晶闸管脉冲相位控制调速系统(V-M)V-M)第9页，共26页，编辑于2022年，星期三图图2.7 V-M2.7 V-M系统机械特性系统机械特性2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制调速系统晶闸管脉冲相位控制调速系统(V-M)(V-M)图图2.8 2.8 三相零式电路输出电压和电流波形图三相零式电路输出电压和电流波形图（a)a)电流断续更严重时工作波形；电流断续更严重时工作波形；（b)b)电流断续时工
9、作波形；电流断续时工作波形；(c)(c)电流连续时工作波形；电流连续时工作波形；第10页，共26页，编辑于2022年，星期三3 3 3 3.晶闸管脉冲相位晶闸管脉冲相位晶闸管脉冲相位晶闸管脉冲相位控制可逆传动系统控制可逆传动系统控制可逆传动系统控制可逆传动系统可逆系统组成可逆系统组成环流的产生及大小环流的产生及大小图图2.9 2.9 两组晶闸管反并联可逆线路两组晶闸管反并联可逆线路2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)第11页，共26页，编辑于2022年，星期三 三相桥式可逆系统线路三相桥式可逆系统线路三相桥式可逆系统线路三相桥式可逆系统
10、线路图图2.10 2.10 三相桥式可逆线路三相桥式可逆线路（a)a)反并联线路；反并联线路；(b)(b)交叉连接线路交叉连接线路2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)第12页，共26页，编辑于2022年，星期三环流的产生及大小分析环流的产生及大小分析图图2.11 2.11 三相零式反并联可逆电路环流分析三相零式反并联可逆电路环流分析（a)a)主电路；（主电路；（b)b)正组输出电压波形；正组输出电压波形；(c)(c)反组输出电压波形；反组输出电压波形；（d)d)正、反组电压差和环流波形正、反组电压差和环流波形2.2 2.2 晶闸管脉冲相
11、位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)第13页，共26页，编辑于2022年，星期三可逆系统机械特性可逆系统机械特性图图2.12 2.12 合成机械特性合成机械特性图图2.9 2.9 两组晶闸管反并联可逆线路两组晶闸管反并联可逆线路2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)第14页，共26页，编辑于2022年，星期三可逆系统变流器工作组分析可逆系统变流器工作组分析可逆系统变流器工作组分析可逆系统变流器工作组分析整流，待整流整流，待整流逆变，待逆变逆变，待逆变图图2.9 2.9 两组晶闸管反并联可逆线路两组晶闸管反并联
12、可逆线路2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)第15页，共26页，编辑于2022年，星期三可逆系统制动过程分析可逆系统制动过程分析图图2.9 2.9 两组晶闸管反并联可逆线路两组晶闸管反并联可逆线路图图2.13 2.13=配合控制时可逆系统的配合控制时可逆系统的减速制动过程减速制动过程2.2 2.2 晶闸管脉冲相位控制直流调速系统晶闸管脉冲相位控制直流调速系统(V-M)V-M)第16页，共26页，编辑于2022年，星期三 系统组成系统组成 图图2.14 H2.14 H型可逆型可逆PWMPWM传动系统传动系统(a)(a)原理图；原理图；(b
13、)(b)电压和电流波形电压和电流波形2.2.3 3 脉冲宽度调制直流调速系统（脉冲宽度调制直流调速系统（PWM-MPWM-M）第17页，共26页，编辑于2022年，星期三机械特性机械特性图图2.15 2.15 电流连续时电流连续时PWMPWM传动系统的开环机械特性传动系统的开环机械特性2.2.3 3 脉冲宽度调制直流调速系统（脉冲宽度调制直流调速系统（PWM-MPWM-M）第18页，共26页，编辑于2022年，星期三 1.1.1.1.晶闸管变流装置的传递函数晶闸管变流装置的传递函数晶闸管变流装置的传递函数晶闸管变流装置的传递函数 2.2.电动机的传递函数电动机的传递函数 图图2.3 2.3 晶
14、闸管晶闸管-电机调速系统原理框图（电机调速系统原理框图（V-M)V-M)系统系统2.4 2.4 直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数第19页，共26页，编辑于2022年，星期三1 1 1 1.晶闸管变流装置的传递函数晶闸管变流装置的传递函数晶闸管变流装置的传递函数晶闸管变流装置的传递函数图图2.16 2.16 晶闸管触发变流装置的失控时间晶闸管触发变流装置的失控时间（2.22.2）2.4 2.4 直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数第20页，共26页，编辑于2022年，星期三1 1 1 1.晶闸管变流装置的传递函数晶闸管变流装置的传递函数晶闸管变流装置的传递函数
15、晶闸管变流装置的传递函数（2.32.3）（2.42.4）（2.52.5）2.4 2.4 直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数第21页，共26页，编辑于2022年，星期三 2 2.电动机的传递函数电动机的传递函数（2.62.6）（2.72.7）（2.82.8）（2.92.9）图图2.17 2.17 直流电机等效电路直流电机等效电路2.4 2.4 直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数第22页，共26页，编辑于2022年，星期三 2.2.电动机的传递函数（电流连续）电动机的传递函数（电流连续）(2.1(2.10)0)图图2.18 2.18 电流连续时电机动态结构图电流
16、连续时电机动态结构图(a)(a)结构图；结构图；(b)(b)简化后的结构图简化后的结构图2.4 2.4 直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数第23页，共26页，编辑于2022年，星期三2.2.电动机的传递函数（电流断续）电动机的传递函数（电流断续）(2.1(2.11)1)图图2.19 2.19 电流连续和断续时的电流响应电流连续和断续时的电流响应(a)(a)连续时；连续时；(b)(b)断续时断续时2.4 2.4 直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数第24页，共26页，编辑于2022年，星期三2.2.电动机的传递函数（电流断续）电动机的传递函数（电流断续）图图2.
17、20 2.20 电流断续时电机动态结构图电流断续时电机动态结构图(a)(a)结构图；结构图；(b)(b)简化后的结构图简化后的结构图(2.1(2.10)0)2.4 2.4 直流开环调速系统的传递函数直流开环调速系统的传递函数第25页，共26页，编辑于2022年，星期三作作 业业 1.1.晶闸管脉冲相位控制传动系统（晶闸管脉冲相位控制传动系统（V-MV-M）的机械特性在电流连续时）的机械特性在电流连续时和电流断续时各有什么特点？和电流断续时各有什么特点？2.2.晶闸管脉冲相位控制传动可逆系统为什么由两组整流电源组晶闸管脉冲相位控制传动可逆系统为什么由两组整流电源组成？成？3.3.什么叫可逆系统的环流？环流有哪几种？环流是如何产生什么叫可逆系统的环流？环流有哪几种？环流是如何产生的？的？4.4.可逆系统的环流有什么优点和缺点？可逆系统的环流有什么优点和缺点？5.5.画出有环流可逆系统的机械特性。画出有环流可逆系统的机械特性。6.6.画出晶闸管脉冲相位控制传动系统动态结构图。画出晶闸管脉冲相位控制传动系统动态结构图。第26页，共26页，编辑于2022年，星期三