電機學論文-直流電機調(diào)速電路發(fā)展、現(xiàn)狀以及前景綜述(編輯修改稿)
2025-07-13 00:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 晶閘管整流裝置取代了已往的直流發(fā)電機電動機組及水銀整流裝置，使直流電氣傳動完成一次大的躍進。同時，控制電路已經(jīng)實現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技術的應用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大，直流調(diào)速技術不斷發(fā)展。 隨著微型計算機、超大規(guī)模集成電路、新型電子電力開關器件和傳感器的出現(xiàn)，以及自動控制理論、電力電子技術、計算機控制技術的深入發(fā)展，電氣傳動裝置不斷向前發(fā)展。微機的應用使電氣傳動控制系統(tǒng)趨向于數(shù)字化、智能化，極大地推動了電氣傳動的發(fā)展。近年來，一些先進國 家陸續(xù)推出并大量使用以微機為控制核心的多種直流電氣傳動裝置，如西門子公司的 SIMOREG K 6RA2 ABB公司的 PAD/PSD等等。 直流調(diào)速控制裝的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)字直流調(diào)速裝置，從技術上，它能成功地做到從給定信號、調(diào)節(jié)器參數(shù)設定、直到觸發(fā)脈沖的數(shù)字化，使用通用硬件平臺附加軟件程序控制一定范圍功率和電流大小的直流電機，同一臺控制器甚至可以僅通過參數(shù)設定和使用不同的軟件版本對不同類型的被控對象進行控制，強大的通訊功能使它易和 PLC 等各種器件通訊組成整個工業(yè)控制過程系統(tǒng)，而且具有操作簡便、抗干擾能力強 等特點，尤其是方便靈活的調(diào)試方法、完善的保護功能、長期工作的高可靠性和整個控制器體積小型化，彌補了模擬直流調(diào)速控制系統(tǒng)的保護功能不完善、調(diào)試不方便、體積大等不足之處，且數(shù)字控制系統(tǒng)表現(xiàn)出另外一些優(yōu)點，如查找故障迅速、調(diào)速精度高、維護簡單，使其具備了廣一闊的應用前景。 國外主要電氣公司如瑞典的 ABB 公司、德國的西門子公司、 AEG 公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國的 GE 公司、西屋公司等，均已開發(fā)出全數(shù)字直流調(diào)速裝置，有成熟的系列化、標準化、模板化的應用產(chǎn)品。 我國從 20 世紀 60年代初試制成功第一只硅晶閘管以來，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用。目前，晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)在我國國民經(jīng)濟各部門得到廣泛的應用。 我國關于數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的研究主要有：綜合性最優(yōu)控制，補償 PID控制， PID 算法優(yōu)化，也有的只應用模糊控制技術，并有很少的智能控制應用于其中。隨著新型電力半導體器件的發(fā)展， GIBT(絕緣柵雙極型晶體管 )具有開關速度快、驅(qū)動簡單和自關斷等優(yōu)點，克服了晶閘管的主要缺點。我國直流調(diào)速正向脈寬調(diào)制方式發(fā)展。 我國現(xiàn)在大部分數(shù)字化控制直流調(diào)速裝置依靠進 口。但由于進口設備價格昂貴，也給出了國產(chǎn)全數(shù)字控制直流調(diào)速裝置的發(fā)展空間。目前，國內(nèi)許多大專院校、科研單位和廠家也都在開發(fā)全數(shù)字直流調(diào)速裝置。 直流電動機的調(diào)速方法 直流電機轉(zhuǎn)速 n 的表達式為： 式中： Ua—— 電樞端電壓 (V)。 Ia—— 電樞電流 (A)。 Ra—— 電樞電阻總電阻 (Ω )。 Φ —— 每極磁通量 (wb)。 Ce—— 與電機結(jié)構(gòu)有關的常數(shù)； 由式 1 可以看出，式中 Ua、 Ra、Φ三個參量都可以成為變量，只要改變其中一個參量，就可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，所以直流電動機有三種基本調(diào)速方法： (1)改變電樞回路總電阻 Ra； (2)改變勵磁磁通Φ； (3)改變電樞供電電壓 Ua。 (1)改變電樞電路總電阻在電動機電樞外串聯(lián)電阻進行調(diào)速，只能有級調(diào)速，調(diào)速比一般約為 1:2左右，轉(zhuǎn)速變化率大，輕載下很難得到低速，效率低、平滑性能差、機械特
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