單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-09-02 20:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 用直流斬波器和脈寬調(diào)制變器，即PWM脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速，原理如圖：圖21 PWM脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速原理圖功率放大器的大功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)下，開關(guān)頻率保持恒定，改變基極調(diào)制脈沖寬度來改變輸出電壓，從而使電機(jī)獲得脈寬受調(diào)制脈沖控制的電壓脈沖，脈寬的變化使電機(jī)電樞電壓隨之變化。由于現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，對調(diào)速范圍要求較高，所以常采用調(diào)節(jié)電樞電壓，同時配合弱磁調(diào)速與改變電樞電路電阻的方式，來實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的調(diào)速。 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的比較表21開、閉環(huán)系統(tǒng)的比較 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制電壓直接控制電機(jī)觸發(fā)電路抗干擾能力差，負(fù)載或電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，不夠穩(wěn)定，因此只能應(yīng)用于負(fù)載相對穩(wěn)定、對調(diào)速系統(tǒng)性能要求不高的場合。 閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)速性能好，系統(tǒng)特性曲線較硬，轉(zhuǎn)矩變化幾乎不會擾動系統(tǒng)速度，有助于提高系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，從而提高生產(chǎn)效率和品質(zhì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要對調(diào)節(jié)器進(jìn)行工程設(shè)計，比較繁瑣。開環(huán)系統(tǒng)引入反饋單元形成閉環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)電壓波動時，閉環(huán)系統(tǒng)可以產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用消除擾動，穩(wěn)定性及抗干擾性較強(qiáng)，應(yīng)用更為廣泛，因此選擇閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖與原理圖如下圖22 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖23 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖原理：以電樞電壓作為控制量，直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速作為被控量，給定一個電壓，經(jīng)過晶閘管整流觸發(fā)電路，啟動直流電動機(jī)；測速發(fā)電機(jī)檢測轉(zhuǎn)速，與轉(zhuǎn)速的輸入電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，將偏差值（兩電壓相減）輸送到觸發(fā)裝置，同時改變晶閘管的導(dǎo)通角，從而使整流裝置的輸出電壓有所改變，并通過反饋來實(shí)現(xiàn)對直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。設(shè)計中，采用PLC對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速控制。調(diào)速系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、觸發(fā)電路、整流電路及電路主回路和轉(zhuǎn)速檢測反饋電路構(gòu)成，其中：使用比例調(diào)節(jié)器作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。圖24 P調(diào)節(jié)器圖25 PI調(diào)節(jié)器圖24是比例調(diào)節(jié)器（P調(diào)節(jié)器）的原理圖，圖25是比例積分調(diào)節(jié)器（PI調(diào)節(jié)器）的原理圖。所選放大單元為比例放大單元。比例控制較為簡單，但響應(yīng)速度快，輸出信號與輸入的誤差信號成比例關(guān)系，比例控制時，系統(tǒng)輸出時是存在穩(wěn)態(tài)誤差的；在積分控制中，控制器的輸出信號與輸入的誤差信號的積分成正比關(guān)系，為了消除穩(wěn)態(tài)，可以引入積分環(huán)節(jié)。使用晶閘管整流裝置，門極直接采用電子電路控制，響應(yīng)速度為毫秒級。圖25 整流裝置系統(tǒng)中有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)。圖26 電流截止負(fù)反饋有些生產(chǎn)機(jī)械的電動機(jī)可能會遇到堵轉(zhuǎn)情況，由于閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性很硬，若沒有限流環(huán)節(jié)的保護(hù)，電樞電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過允許值，所以引入電流截止負(fù)反饋進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)電流較小時，二極管截止，電流反饋不起作用；電流過大時，二極管導(dǎo)通，電流反饋起作用，降低電壓，從而使電流降到允許值范圍內(nèi)。 PLC控制技術(shù) PLC的工作過程PLC輸入部件接受外部模擬信號，通過CPU內(nèi)部處理即程序的執(zhí)行，最后通過輸出部件與直流調(diào)速系統(tǒng)的觸發(fā)部分相連，來控制直流調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。工作流程如圖27。圖27 PLC的工作流程 PLC的輸入輸出模塊輸入、輸出接口是PLC與外界連接的接口。輸入接口將兩種形式的信號傳送給CPU，包括按鈕、行程開關(guān)等開關(guān)量的信號以及電位器、測速發(fā)電機(jī)等提供的模擬輸入信號；而輸出接口連接被控對象的執(zhí)行元件，如指示燈、調(diào)速裝置（模擬量）等該系統(tǒng)采用模擬輸入與模擬輸出接口，將給定電壓、測速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換電壓作為模擬輸入量，觸發(fā)電壓作為模擬輸出量。模擬輸入、輸出內(nèi)部電路連接及數(shù)據(jù)寫入[1] 注釋1 模擬輸入內(nèi)部電路連接圖 《CP1L編程操作手冊（電子版）》 1]圖28 模擬輸入內(nèi)部電路連接圖[2] 注釋2 程序數(shù)據(jù)寫入 《CP1L編程操作手冊（電子版）》2]圖29 程序數(shù)據(jù)寫入[3] 注釋3 模擬輸出連接圖 《CP1L編程操作手冊（電子版）》3]圖210 模擬輸出內(nèi)部電路連接圖[4] 注釋4 程序數(shù)據(jù)寫入 《CP1L編程操作手冊（電子版）》4]圖211 程序數(shù)據(jù)寫入通過PLC內(nèi)部電路連接，將對應(yīng)端子與外部設(shè)備（電位器與測速發(fā)電機(jī)）相連。根據(jù)PLC模擬輸入、輸出原則，需將模擬輸入量與模擬輸出量量程設(shè)定寫入程序，才能進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。根據(jù)圖2211所示的設(shè)定原則設(shè)定數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，得到模擬輸入量程設(shè)定為80DD，模擬輸出量程設(shè)定為8009。輸入輸出繼電器的分配[5] 注釋5 寫入模擬輸入A/D轉(zhuǎn)換值 《CP1L編程操作手冊（電子版）》5]圖212 寫入模擬輸入量A/D轉(zhuǎn)換值[6] 注釋6 寫入模擬輸出D/A轉(zhuǎn)換值 《CP1
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