第2讲 直流电机的调速方法.pdf

第2章直流电机的控制
第2章直流电机的控制
直流电机具有良好的起动和制动性能、易于控制和平滑调
速、调速范围宽,在许多调速和快速正反向的电力传动系统
中得到了广泛应用。
近年来,虽然高性能交流电机调速技术发展很快,交流调
速系统已逐步取代直流调速系统,但直流调速系统在理论和
实践上都比较成熟,目前仍有应用;而且从控制规律的角度
来看,直流调速系统又是交流调速系统的基础。因此,掌握
直流电机调速技术是非常必要的。
《微特电机及其控制》——电机控制技术 0
第2章直流电机的控制
本章主要内容
• 直流电机结构与原理回顾
• 直流电机调速方法
• 直流调速系统中的可控直流电源
• 直流PWM调速方法
• 直流电机转速单闭环调速系统
• 直流电机转速和电流双闭环调速系统
• 直流电机调速系统仿真与设计
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第2章直流电机的控制
本学时主要内容
• 直流电机结构与原理回顾
• 直流电机调速方法
• 直流调速系统中的可控直流电源
• 直流PWM调速方法
• 直流电机转速单闭环调速系统
• 直流电机转速和电流双闭环调速系统
• 直流电机调速系统仿真与设计
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直流电机的原理与数学模型
直流电机的原理与数学模型
直流电机的结构
磁极
+

电枢绕组 N

+ 励磁绕组

直流电机由+
定子(磁极)
+
+
+ 机座


、转子(电枢)
S S
+ +
和机座等部+


转子铁心
分构成。+
+
N +
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直流电机的结构
1. 转子(电枢)
由铁心、绕组(线圈)、换向器组成。
2. 定子
永磁式:由永久磁铁做成。
励磁式:磁极上绕线圈,然后在线圈中
通过直流电,形成电磁铁。
If Ia
If
U U U M U M
Uf M M
他励并励串励复励
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直流电机的工作原理
直流电机的工作原理
电刷
N
+
I
U
I
–
S
换向器
直流电刷换向器线圈
电源
电刷换向器
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他励直流电机的数学模型
他励直流电机的数学模型
i Ra La Ia Ra
a i If
+ f +
+ +
E Φ
ua e Φ Ua
–
–––
(a)动态等效电路(b)稳态等效电路
【电压方程】
u R i  Ldd i t  e
a a a a a Ua I a R a E
【反电势方程】
eC eΦn EC eΦn
【转矩方程】
TCe TΦi a TCe TΦI a
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他励直流电机的数学模型
ua——电枢绕组电压(V);
Ua——电枢绕组平均电压(V);
ia——电枢绕组电流(A);
Ia——电枢绕组平均电流(A);
Ra——电枢绕组电阻(Ω);
La——电枢绕组电感(H);
e——电枢绕组中感生反电势(V);
E——电枢绕组中感生反电势平均值(V);
Ce——电动势结构常数(V/(Wb·r/min));
Φ——励磁磁通(Wb);
n——电机转速(r/min);
T ——电磁转矩(N·m);
e 60
C ——转矩结构常数(N·m/(Wb·A)), CC 。
T Te2π
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他励直流电机的数学模型
他励直流电机的稳态方程:
Ua I a R a E

EC eΦn

TCe TΦI a
以上公式反映的概念:
(1) 电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比,若想改变E,只
能改变或 n。
若忽略绕组中的电阻,则,可见当外
(2) Ra U ae = E  C Φ n
加电压一定时,电机转速和磁通成反比,通过改变可调速。
(3) 当一定时,转矩与电枢电流成正比。
《微特电机