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1、2023/9/13,电机控制,1,电机的电子控制,2023/9/13,电机控制,2,7-1 顺序控制器,一、概述 顺序控制器是介于固定程序的继电接触控制和电子计算机控制之间的一种具有使用简单，操作方便，通用性强，易于改变程序等优点的控制设备。二、逻辑组合式顺序控制器,2023/9/13,电机控制,3,7-1 顺序控制器,三、条件步进型顺序控制器,四、时间步进型顺序控制器,2023/9/13,电机控制,4,7-2 可编程控制器(PLC),特点：具有较高的工作可靠性和抗干扰能力；控制程序可变。具有很好的柔性；编程简单，控制功能丰富，使用方便；扩充方便，组合灵活，可构成各类控制系统；可将运行资料直接
2、送入管理计算机，实现联网运行；设备体积小巧，维护方便，插件更换灵活。,可编程控器系统构成图,2023/9/13,电机控制,5,7-3 直流电动机的电子控制,一、直流调速系统基础(一)、直流电动机的调速方法调速方法：,调压调速 调磁调速 调阻调速,1、开环控制系统,2023/9/13,电机控制,6,7-3 直流电动机的电子控制,2、闭环控制系统,2023/9/13,电机控制,7,7-3 直流电动机的电子控制,(三)、有静差调速系统和无静差调速系统1、有静差调速系统,2023/9/13,电机控制,8,7-3 直流电动机的电子控制,2、无静差调速系统,2023/9/13,电机控制,9,7-3 直流电
3、动机的电子控制,(四)、调速系统的静态性能指针 静态性能指针是用来衡量调速系统静态品质好坏的指标。1、调速范围D Dnmax/nmin2、静差率S,S 100 100,2023/9/13,电机控制,10,7-3 直流电动机的电子控制,(五)、调速系统的动态性能指标,1、超调量,2、上升时间tr 表示动态响应的快速性,3、调节时间ts 调节时间又称过渡过程时间，它衡量系统整个调节过程的快慢。,2023/9/13,电机控制,11,7-3 直流电动机的电子控制,二、转速电流双闭环直流调速系统(一)、比例-积分(PI)调节器 1、原理,2023/9/13,电机控制,12,7-3 直流电动机的电子控制,
4、以、t=t1时，U0=U01代入上式，则得,2023/9/13,电机控制,13,7-3 直流电动机的电子控制,(二)、实用电路,2023/9/13,电机控制,14,7-3 直流电动机的电子控制,(三)、系统组成,有两个反馈回路，构成两个闭环回路，故称双闭环,由电流调节器ACR和电流检测反馈环节构成的电流环(又称副环),由速度调节ASR和转速检测反馈环节构成的速度环(又称主环),2023/9/13,电机控制,15,7-3 直流电动机的电子控制,(四)、工作原理 1、电流调节器ACR的调节作用 电流环为由ACR和电流负反馈组成的闭环，主要作用是稳定电流 电流环的自动调节过程,2023/9/13,电
5、机控制,16,7-3 直流电动机的电子控制,2、速度调节器ASR的调节作用 速度环是由ASR和转速负反馈组成的闭环，它的主要作用是保持转速稳定，并最后消除转速静差。速度环的自动调节过程,2023/9/13,电机控制,17,7-3 直流电动机的电子控制,(五)、机械特性双闭环直流调速系统的机械特性(挖土机特性),2023/9/13,电机控制,18,7-3 直流电动机的电子控制,1、第一阶段(初期阶段)速度调节器ASR的输出达限幅值(饱和状态)2、第二阶段(主要升速阶段)电流保持接近最大值ImUSim/3、第三阶段(趋于稳定阶段)速度调节器 起动过程的初、后期，处于调节状态 中期，处于饱和状态 电
6、流调节器 始终处于调节状态,(六)、起动特性,2023/9/13,电机控制,19,7-3 直流电动机的电子控制,特点：(1)具有良好的静特性(接近理想的“挖土机特性”)(2)具有较好的动态特性，起动时间短(动态响应快)，超调量也较小(3)系统抗扰动能力强，电流环能较好的克服电网电压波动的影响，速度环能抑制被它包围的各个环节扰动的影响，并最后消除 转速偏差。(4)由两个调节器分别调节电流和转速。可以分别进行设计，分别 调整(先调好电流环，再调速度环)，调整方便。,2023/9/13,电机控制,20,7-3 直流电动机的电子控制,二、直流电机可逆调速系统(一)、可逆调速系统主电路的接线形式1、电枢
7、可逆电路,2、磁场可逆电路,2023/9/13,电机控制,21,7-3 直流电动机的电子控制,(二)、可逆拖动的四种工作状态,2023/9/13,电机控制,22,7-3 直流电动机的电子控制,(三)、逻辑控制的无环流可逆调速系统的组成,2023/9/13,电机控制,23,作业 1、在转速、电流双闭环直流调速系统中，转速调节器有哪些作用?输出限幅值应按什么要求来调整?电流调节器有哪些作用?其限幅值应如何整定?2、双闭环直流调速系统稳定运行时，两个PI调节器的输入偏差(给定与反馈之差)是多少?它们的输出电压是否为零?为什么?,2023/9/13,电机控制,24,7-4 异步电动机的电子控制,一、交
8、流调速系统基础,(1)同步速度n0恒定、调节转差率S 调压调速、斩波调速、转子串电阻调速、串级调速、滑差离合器调速 属于耗能的低效调速方法,(2)调节同步速度n0 变极调速、变频调速 属于高效率的调速方法,2023/9/13,电机控制,25,7-4 异步电动机的电子控制,一、三相异步电动机调压调速系统(一)、异步电动机调压调速的原理 机械特性,普通异步电机机械特性,高转子电阻异步电机机械特性,2023/9/13,电机控制,26,7-4 异步电动机的电子控制,(二)、调压调速系统的组成,转速闭环调压调速系统a)原理图；b)静特性,2023/9/13,电机控制,27,7-4 异步电动机的电子控制,
9、(三)、调压调速系统的特性分析,调压调速时的静特性曲线a)开环特性；b)测速发电机特性；c)闭环控制特性,2023/9/13,电机控制,28,7-4 异步电动机的电子控制,一、三相异步电动机串级调速系统(一)、串级调速的基本工作原理,绕线转子异步电动机串电阻调速绕,绕线转子异步电动串级调速原理图,2023/9/13,电机控制,29,7-4 异步电动机的电子控制,(二)、次同步晶间管串级调速系统的主电路及特性,2023/9/13,电机控制,30,7-4 异步电动机的电子控制,转子侧的直流电压 Ud=SEd0-UM Ed0为转子静止时的转子整流输出电压 UM为电机内部压降逆变侧的直流电压 U=E+
10、US US为电网侧逆变电路中的总压降直流回路电压方程 Ud=U+ReId Re为平波电抗器的电阻 n=nS(1-S)=nS(1-K1cos-K2Id),2023/9/13,电机控制,31,7-4 异步电动机的电子控制,(三)、电流、速度双闭环串级调速系统,2023/9/13,电机控制,32,7-4 异步电动机的电子控制,一、三相异步电动机变频调速系统(一)、变频调速的基本控制方式 E14.44f1W1kW1m 1、基频以下调速 维持E1/f1常值,U1E1，即维持U1/f1为常数(恒电压频率比)即可维持气隙磁通恒定,低频时，E1较小，定子电阻压降的影响不能忽略，必须有意抬高U1加以补偿，才能近
11、似维持E1/f1为常数。此时采用带低频定子电阻压降补偿的恒压频比控制,2023/9/13,电机控制,33,7-4 异步电动机的电子控制,2、基频以上调速 进入弱磁控制方式，作近似恒定功率运行3、机械特性(1)恒电压频率比(U1/f1常数)控制,(2)恒气隙电势频率比(E1f1常数)控制,2023/9/13,电机控制,34,7-4 异步电动机的电子控制,(二)、变频调速系统的构成 变频器的基本构成,2023/9/13,电机控制,35,7-4 异步电动机的电子控制,变频调速的闭环控制系统,2023/9/13,电机控制,36,7-4 异步电动机的电子控制,1、主回路,2023/9/13,电机控制,3
12、7,7-4 异步电动机的电子控制,2、控制回路3、保护回路(1)瞬时过电流保护(2)过载保护(3)再生过电压保护(4)瞬时停电保护(5)对地过电流保护(6)超频(超速)保护,2023/9/13,电机控制,38,7-4 异步电动机的电子控制,(三)、矢量变换控制的变频调速系统 直流他激电动机转矩与电抠电流Ia的关系 T=CTIa 三相异步电动机转矩与转子电流I2的关系 T=CTmI2cos2 矢量变换控制的基本想法是要把交流电动机模拟成直流电动机，能够保直流电动机一样地进行控制，使其动态转矩能力和静态调速性能都能达到直流调速系统的水平。,2023/9/13,电机控制,39,7-4 异步电动机的电子控制,矢量控制变频调速的构想示意图,2023/9/13,电机控制,40,作业 P.141 习题 7-11,
