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1、直流调速系统,运动控制系统,第 2 章,2.10 直流电动机速度的双域调节系统,2.10.1 独立控制励磁的调速系统2.10.2 非独立控制励磁的调速系统,在他励直流电动机的调速方法中，前面讨论的调压调速是从基速（即额定转速 nnom）向下调速。如果需要从基速向上调速，则要采用弱磁调速的方法，通过降低励磁电流，以减弱磁通来提高转速。,引 言,按照电力拖动原理，在不同转速下长期运行时，为了充分利用电机，都应使电枢电流达到其额定值 Inom。于是，由于电磁转矩 Te=Km Id，在调压调速范围内，励磁磁通不变，容许的转矩也不变，因此称作“恒转矩调速方式”。,两种调速方式 恒转矩调速方式,在弱磁调速
2、范围内，转速越高，磁通越弱，容许的转矩不得不减少，而转矩与转速的乘积不变，即容许功率不变，称为“恒功率调速方式”。,两种调速方式 恒功率调速方式,电枢电压与励磁配合控制特性,Te,nom,nnom,nmax,调压调速(恒转矩),弱磁调速(恒功率),Unom,U,P,P,Te,U,n,0,图2.120 直流电动机双域控制特性,P,直流电机允许的弱磁调速范围有限，一般电机不超过 1:2，专用的“调速电机”也不过是 1:3 或 1:4。为了扩大调速范围，直流电动机可以采用调压和弱磁配合控制的混合调速方式。,电压和弱磁配合控制,调压和弱磁配合控制的混合调速方式 在基速（额定转速）以下保持额定磁通不变，
3、只调节电枢电压，在基速以上则保持电枢电压为额定值，减弱磁通升速。启动时，应先满磁升压启动，当电压达到额定值后，再减弱磁通继续升速。减速时，应先增磁，再降压调速。,电压和弱磁配合控制,2.10.1 独立控制励磁的调速系统,图2.121 独立控制励磁的调速系统,-,AFR,+,GTFC,Uif,-,VFC,U*if,RPif,M,TG,n,ASR,ACR,U*n,RPn,-,Un,Ui,U*i,+,-,Uct,TA,V,M,+,-,Ud,Id,+,TG,M,GT,L,TAFC,两个控制通道：电枢控制、磁场控制；两个可调电位计：调速电位计、调磁电位计；调速电位计和调磁电位计必须配合适当。,独立控制励
4、磁调速系统的特点,图2.121 独立控制励磁的调速系统,-,AFR,+,GTFC,Uif,-,VFC,U*if,RPif,M,TG,n,ASR,ACR,U*n,RPn,-,Un,Ui,U*i,+,-,Uct,TA,V,M,+,-,Ud,Id,+,TG,M,GT,L,TAFC,满磁位置,升速,额定转速,弱磁升速,额定转速位置,分别调整调速电位计和调磁电位计的方式十分繁琐，因此，独立控制励磁的调速系统目前已极少采用。,2.10.2 非独立控制励磁的调速系统,TVD,AE,TG,n,ASR,ACR,U*n,RPn,-,Un,Ui,U*i,-,-,Ud,Id,-,AFR,+,GTFC,Uif,+,VF
5、C,U*if,+,RPe,AER,Ui,-,U*e,Ue,TAFC,Uv,M,图2.122 非独立控制励磁的调速系统,V,GT,Uct,L,电动势调节器,电动势计算器,电压隔离器,基本控制思想,根据 E=Ke n 原理，若能保持电动势E不变，则减少电动机的励磁磁通，可以达到提高转速的目的。为此，在励磁控制系统中引入电动势调节器 AER，利用电动势反馈，使励磁系统在弱磁调速过程中保持电动势 E 基本不变。,由于直接测量电动势比较困难，因此，采用间接检测的方法。通过检测电压Ud 和电流 Id，根据 E=Ud RId+LdId/dt 由电动势运算器 AE，算出电动势 E 的反馈信号 Ue。,电动势的
6、检测,系统中有两个电位计，其中调压调速和弱磁调速用同一个调速电位计RPn，弱磁升速靠内部信号自动进行。另一个电位器RPe为基速电动势给定器，在系统运行前调整合适后，在系统运行中不再调整。,电位器的调整,通过RPe使电动势调节器AER的给定电压U*e相当于95%Enom的电动势信号Ue，AER的输出限幅值U*ifm相当于额定励磁电流信号Uif。,电位器RPe的给定,控制过程,在基速以下调压调速:只要 n Ue，AER饱和，相当于电动势环开环；AER的输出限幅值设置为满磁给定，加到励磁电流调节器AFR，由AFR调节保持磁通为额定值；用RPn调节转速，此时，转速、电流双闭环系统起控制作用。,TVD,
7、AE,TG,n,ASR,ACR,U*n,RPn,-,Un,Ui,U*i,-,-,Ud,Id,-,AFR,+,GTFC,Uif,+,VFC,U*if=U*ifm,+,RPe,AER,Ui,-,U*e,Ue,TAFC,Uv,M,V,GT,Uct,L,基速以下调速,U*e U*e,控制过程,在基速以上弱磁升速:调节RPn提高转速给定电压，使转速上升。当 n 95%nnom 时，E 95%Enom，使 U*e Ue，AER开始退饱和，减少励磁电流给定电压，从而减少励磁磁通，以提高转速。,TVD,AE,TG,n,ASR,ACR,U*n,RPn,-,Un,Ui,U*i,-,-,Ud,Id,-,AFR,+,GTFC,Uif,+,VFC,U*if U*ifm,+,RPe,AER,Ui,-,U*e,Ue,TAFC,Uv,M,V,GT,Uct,L,基速以上调速,U*e U*e,系统运行分析,如果负载是恒功率负载，则 Id 和 Ud 都保持满磁时的稳态值不变；如果是恒转矩负载，则随着下降，Id 和Ud 都上升，所以在电动势给定设置时留有5%的余量，让 Ud 可以上升到100%Unom。,思考题2-10：,P213 习题2.36,
