直流调速系统详解：从基础到现代技术

"任务实施-自动控制课件--直流调速" 本文主要介绍的是电机调速系统，特别是直流调速系统的相关内容。电机调速系统包括直流调速、交流调速、异步电动机调速系统、同步电机调速系统以及各种具体的调速方法，如変极调速、变转差率调速、变频调速等。直流调速系统因其高精度和大启动转矩的特点而被广泛应用。 直流调速系统主要包括以下几种类型： 1. **开环直流调速系统**：这是一个最简单的控制系统，不包含反馈环节，控制效果受系统扰动影响较大。 2. **单闭环直流调速系统**：分为转速负反馈和电压负反馈两种，通过调整电枢电压来控制电机转速。 - 转速负反馈单闭环直流调速系统，通过检测电机实际转速并与设定值比较，调整输入电压以减小转速误差。 - 电压负反馈单闭环直流调速系统，通过调整电枢电压直接控制电机电磁转矩，以维持恒定的电枢电压。 3. **双闭环直流调速系统**：包含了速度环和电流环两个闭合回路，提高了系统的稳定性和动态响应性能。 4. **可逆直流调速系统**：能够实现电机正反转的快速切换，适用于需要频繁改变转动方向的场合。 5. **脉宽调制（PWM）直流调速系统**：通过改变逆变器输出的脉冲宽度来调节电机转速，具有高效、低损耗的优点。 直流调速系统的核心是直流电动机。直流电动机的等效电路通常包括电枢回路和励磁回路。在稳态运行时，电动机的转速由电枢电压、反电动势和电枢电阻决定，而电磁转矩则与电枢电流和转矩常数有关。当负载转矩变化时，电机通过自动调节电流来维持稳定运行。 直流调速系统与交流调速系统各有优缺点。直流调速系统以其优良的调速性能和大启动转矩作为基础理论，但设备复杂，维护成本较高。相比之下，交流调速系统结构简单、成本低、可靠性好，且具备大容量、高效率、节能等特点，更适合大规模应用。 在实际应用中，晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）成为直流调速系统的一种主流形式，自20世纪50年代以来，随着晶闸管技术的发展，直流调速系统的性能得到了显著提升。然而，随着现代电力电子技术的进步，交流调速系统尤其是变频调速技术逐渐占据主导地位，但直流调速系统仍然在某些特定领域保持着其重要地位。