PWM-电动机系统的优势与直流调速系统的动态性能分析

"《电力拖动自动控制系统》习题答案" 在电力拖动自动控制系统中，直流调速系统是重要的一环。本资料主要探讨了闭环控制的直流调速系统，特别是PWM（脉宽调制）技术和不可逆PWM变换器在直流电动机中的应用。 PWM—电动机系统相比传统的晶闸管—电动机系统具有显著优势。首先，PWM系统简化了主电路设计，所需的功率器件数量减少。其次，由于其高开关频率，电流波形更接近于理想直流，这减少了谐波，降低了电机损耗和发热。此外，PWM系统的低速性能优异，稳定精度高，调速范围广泛，可达到1:10000的比率。结合响应速度快的电动机，系统的动态性能表现优秀，具有良好的动态响应和抗干扰能力。再者，由于功率开关器件主要在开关状态下工作，导通损耗小，适当选择开关频率可降低开关损耗，提高装置效率。最后，当直流电源采用不控整流时，对电网的功率因数改善效果优于相控整流器。 对于有制动通路的不可逆PWM变换器，制动过程涉及到两个VT（晶闸管）的工作状态。在需要制动时，控制电压减小，导致电流反向，VT1导通，电流沿回路3流动，产生能耗制动。随后，VT2导通，电流通过VT1和VT2之间的续流路径返回电源，实现回馈制动。在这个过程中，VT1和VT2交替工作，而VT1始终保持关闭，确保制动过程的高效进行。 调速范围（D）是指电动机在满载情况下能达到的最高和最低稳定转速之比，是衡量调速系统性能的重要指标。静差率（S）则是在一定调速范围内，系统在任意速度下允许的负载变化与额定负载之比，用于评估系统的静态稳定性。调速范围越大，意味着可以满足更广泛的转速需求；静差率越小，表明系统在不同速度下的稳定性越高。当调速范围足够大时，即使静差率相对较高，也能满足较宽范围内的速度控制要求。因此，脱离了足够的调速范围，要实现特定的静差率就会变得更加困难。 在实际应用中，考虑调速范围和静差率的关系至关重要，因为它们直接影响到系统能否适应不同工况下的负载变化，以及是否能满足生产机械的精确速度控制需求。通过深入理解并优化这些参数，可以设计出更高效、更稳定的电力拖动自动控制系统。