直流电机调速方法简介.ppt

交直流调速方法
201320日
一、直流调速系统
直流调速的特点与调速方法
直流调速系统采用他励直流电机（含永磁式），直流电机机械特特性为向下倾斜的直线，适合于大多数反抗性、摩擦性负载。
直流电机励磁回路与电枢回路相互正交，无耦合，调速方便、平滑性好，可以实现宽范围调速，得到了广泛的应用。一度被电机界誉为“调速电机”，用于伺服控制——成为直流伺服系统。
直流电机的机械特性：
直流电机调速方法：
调压调速——无级平滑、效率高、恒转矩、硬度不变、易实现
电枢回路串电阻——有级、效率低、特性软
弱磁升速——连续平滑、效率高、特性较软、恒功率
一、直流调速系统
直流电机的调压调速
采用PWM技术：
不可逆系统
集电极串电机
射极串电机
可逆系统：
半桥——借助电容形成中点
全桥——典型“H” 桥结构：
上下同斩
上斩下不斩
下斩上不斩
上下轮斩
对角线交替斩波
对角线交替斩波
一、直流调速系统
某电动舵机系统的组成
由于电机加上大减速比的减速器，成为一个大惯量系统，所以，系统的位置环采用PI调节可实现无静差控制，确保位置控制精度，而速度环和电流环作为中间环节，采用比例（P）控制即可实现系统快速性要求，对系统稳定性有益，PI和P型调节属于经典控制，原理清晰，比较常用，参数整定比较好实现。调节控制参数，可以调节系统的上升时间和振荡次数，从而满足系统的稳定性和快速性要求。
一、直流调速系统

电枢回路的瞬态方程：
运动系统的传动方程：
折算后总的飞轮矩：
工程上 ，取 =～
将上面几个关系式进行拉普拉斯变换：
， 为电枢回路的时间常数（s）
直流电动机方块图
一、直流调速系统

输入为电压，输出为转速时的电机的传递函数
电机的机电时间常数
工程上常将直流电动机的传递函数简化为一阶惯性环节
舵回路结构方块图：
一、直流调速系统


电机阶跃输入速度响应曲线 电机突加负载的速度曲线

电机突加负载的电流曲线
一、直流调速系统
国外电动舵机
一、直流调速系统
直流电机的控制
模拟控制——可进行开/闭环调速、电路简单实用 。其中闭环采用放大器（PI）作调节器，模拟给定。
单片机控制——也可进行开/闭环调速，抗干扰性强，闭环速度检测需用A/D或V/F，可进行数字调节和数显。
传递函数：一般可近似为惯性环节。
系统可采用Ⅰ型或Ⅱ 型进行参数整定。
一、直流调速系统

（1）模拟控制——555时基电路产生PWM信号，转向控制采用逻辑切换；速度检测采用测速发电机，简单系统可采用反电势间接检测速度，实现闭环控制。
（2）数字控制——简单采用8031、复杂采用DSP，PWM信号产生采用定时器，闭环最好采用内置A/D的单片机。
（3）位置伺服控制——位置、速度、电流三闭环串级控制，其中：电流采样简单使用直流母线串联精密采样电阻，复杂采用电流传感器（隔离）