电力拖动自动控制系统是工业自动化领域中的重要组成部分,主要用于控制电动机的速度和转矩,以满足不同机械设备的工作需求。在本文件中,我们探讨了一些关键知识点,主要涉及直流电动机的调速方法、直流PWM变换器及其应用。
1. 直流电动机的调速方法:
- 调压调速:通过改变电动机电源电压来调整速度,适用于全速运行。
- 弱磁调速:减少励磁电流以降低磁通,进而改变速度,适用于轻载或空载时。
- 转子回路串电阻调速:在转子电路中串联可调电阻,改变电动机的外特性,适用于启动和调速范围较宽的情况。
- 变频调速:通过改变电源频率来调速,适用于高精度、宽调速范围的需求。
2. 直流PWM变换器:
- 基本结构:主要包括IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后,通过IGBT的脉宽调制(PWM)控制,改变输出电压的占空比,实现直流电压的调节。续流二极管用于在IGBT关断时为电机提供电流路径,防止电压突变。
3. 直流PWM变换器输出电压特征:
- 输出电压为脉动直流,通过改变占空比可以连续调节电压幅度。
4. 直流PWM变换器-电动机系统的动态性能优势:
- 相比V-M系统(即晶闸管整流器),直流PWM变换器具有更小的时间常数,响应速度更快,因此在动态性能上表现更优。
5. 直流脉宽调速系统中的电压和电流:
- 电动机停顿不动时,电枢两端仍有电压,由PWM变换器决定。
- 电枢回路中存在电流,源于电枢电压和电枢电阻。
6. 反并联二极管的作用与断路后果:
- 二极管提供电动机的续流路径,防止瞬间电压为零时的过电压现象。
- 如果二极管断路,可能导致电动机过电压,影响正常运行。
7. 开关频率与性能的关系:
- 不是越高越好。高开关频率可能导致电流未达到负载电流前就开始下降,造成平均电流不足,电机无法正常运转。
8. 泵升电压的产生、影响及抑制:
- 当电动机回馈制动时,电容充电导致电容两端电压升高,即泵升电压。
- 过大的泵升电压可能损坏电子开关器件。
- 通过选择合适电容容量或使用泵升电压限制电路来抑制泵升电压。
9. 晶闸管整流器-电动机开环调速系统中转速随负载降低的原因:
- 负载增加导致负载转矩增大,电机减速,反电动势减小,电枢电流增大,最终转速降低。
10. 静差率与调速范围的关系:
- 静差率衡量系统在负载变化下的速度稳定性,调速范围则表示系统能覆盖的速度范围。
- 静差率与机械特性硬度不同,硬度描述的是负载变化时转速下降的程度。
11. 调速范围与静态速降、最小静差率的关系:
- 两者密切相关,需同时考虑以确保系统性能。
- 调速范围受限于静态速降和最小静差率的平衡。
12. 转速单闭环调速系统的特点:
- 增加了转速反馈,提高系统的稳定性和响应速度。
- 改变给定电压可改变电动机转速。
- 调节转速反应系数可以在给定电压不变的情况下影响转速。
- 测速发电机励磁变化时,系统具备一定的抗干扰能力。
这些知识点揭示了电力拖动自动控制系统的核心原理,对于理解和设计这类系统至关重要。通过深入理解这些概念,工程师们可以更有效地优化系统性能,提高设备的运行效率和稳定性。