單回路pid控制ppt課件(2)(已修改)
2025-05-18 13:11 本頁面
【正文】 第二章 PID控制器 (以直流電機調(diào)速為例 ) 直流電機基本工作原理 根據(jù)直流電機轉(zhuǎn)速方程 ???eKIRUn一、 直流調(diào)速方法 n U I R ? Ke 式中 — 轉(zhuǎn)速（ r/min）； — 電樞電壓（ V）； — 電樞電流（ A）； — 電樞回路總電阻（ ? ）； — 勵磁磁通（ Wb） ； — 由電機結(jié)構(gòu)決定的電動勢常數(shù)。 （ 11） 由式 （ 11） 可以看出 ， 有三種方法調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速： （ 1） 調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U； （ 2） 減弱勵磁磁通 ?； （ 3） 改變電樞回路電阻 R。 （ 1）調(diào)壓調(diào)速 ? 工作條件： 保持 勵磁 ? = ?N ； 保持電阻 R = Ra ? 調(diào)節(jié)過程： 改變電壓 UN ? U? U? ?n ?， n0 ? ? 調(diào)速特性： 轉(zhuǎn)速下降，機械特性曲線平行下移。 n n0 O I IL UN U 1 U 2 U 3 nN n1 n2 n3 調(diào)壓調(diào)速特性曲線 （ 2）調(diào)阻調(diào)速 ? 工作條件： 保持 勵磁 ? = ?N ； 保持電壓 U =UN ； ? 調(diào)節(jié)過程： 增加電阻 Ra ? R? R ? ?n ?， n0不變； ? 調(diào)速特性： 轉(zhuǎn)速下降，機械特性曲線變軟。 n n0 O I IL R a R 1 R 2 R 3 nN n1 n2 n3 調(diào)阻調(diào)速特性曲線 （ 3）調(diào)磁調(diào)速 ? 工作條件： 保持電壓 U =UN ； 保持電阻 R = R a ； ? 調(diào)節(jié)過程： 減小 勵磁 ?N ? ?? ? ? ? n ?， n0 ? ? 調(diào)速特性： 轉(zhuǎn)速上升，機械特性曲線變軟。 n n0 O Te TL ? N ? 1 ? 2 ? 3 nN n1 n2 n3 調(diào)磁調(diào)速特性曲線 ? 三種調(diào)速方法的性能與比較 對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說 ， 以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好 。 改變電阻只能有級調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速 ， 但調(diào)速范圍不大 ， 往往只是配合調(diào)壓方案 ， 在基速 （ 即電機額定轉(zhuǎn)速 ） 以上作小范圍的弱磁升速 。 因此 ， 自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以 調(diào)壓調(diào)速 為主 。 二、常用的可控直流電源 ? 旋轉(zhuǎn)變流機組 ——用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直流電壓。 ? 靜止式可控整流器 ——用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。 ? 直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器 ——用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。 1. 旋轉(zhuǎn)變流機組 圖 11旋轉(zhuǎn)變流機組供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（ GM系統(tǒng)） ? GM系統(tǒng)工作原理 由原動機（柴油機、交流異步或同步電動機）拖動直流發(fā)電機 G 實現(xiàn)變流，由 G 給需要調(diào)速的直流電動機 M 供電，調(diào)節(jié) G 的勵磁電流 if 即可改變其輸出電壓 U，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速 n 。 這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡稱 GM系統(tǒng)，國際上通稱 WardLeonard系統(tǒng)。 2. 靜止式可控整流器 圖 13 晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（ VM系統(tǒng)） ? VM系統(tǒng)工作原理 晶閘管 電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱 VM系統(tǒng)，又稱靜止的 WardLeonard系統(tǒng)），圖中 VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 Uc 來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓 Ud ，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。 M++_ _V DV TUsa）原理圖 b）電壓波形圖 t O u Us Ud T ton 控制電路 M 3. 直流斬波器 圖 15 直流斬波器 電動機系統(tǒng)的原理圖和電壓波形 +Us Ug4 M + Ug3 VD1 VD2 VD3 VD4 Ug1 Ug2 VT1 VT2 VT4 VT3 1 3 2 A B 4 圖 橋式可逆 PWM變換器 ? H形主電路結(jié)構(gòu) ? 輸出波形 U, i Ud E id +Us t ton T 0 Us O b) 正向電動運行波形 U, i Ud E id +Us t ton T 0 Us O c) 反向電動運行波形 如圖為單相可控整流電路。 還有三相可控整流電路 a) u1TVTRLu
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