PWM-电动机系统优势分析与直流调速系统解析

"电力拖动自动控制系统 陈伯时 第三版" 本文主要讨论的是电力拖动自动控制系统，特别是关于闭环控制的直流调速系统。这一领域由陈伯时的经典著作进行了深入阐述，本资料提供了部分章节的课后答案，帮助读者理解和掌握相关知识。 在第一章中，对比了PWM—电动机系统与晶闸管—电动机系统的动态性能。PWM（脉宽调制）系统的优势在于： 1. 系统的硬件结构简洁，所需的功率器件较少。 2. 高开关频率使得电流平滑，谐波含量低，电机损耗和发热减少。 3. 在低速时表现优异，具有高稳速精度和宽广的调速范围，可达到约1:10000。 4. 结合响应速度快的电动机，系统频带宽，动态响应迅速，抗干扰能力强。 5. 功率开关器件工作在开关模式，导通损耗小，适当选择开关频率，总损耗也不大，提高了装置效率。 6. 使用不控整流的直流电源时，对电网的功率因数改善优于相控整流器。 在制动通路的不可逆PWM变换器的制动过程分析中，当需要制动时，电动机的id电流变为负值，VT2开始工作。通过改变控制电压使得平均电枢电压Ud下降，但由于机电惯性，转速和反电动势来不及响应，导致E>Ud，电流id反向，VT2导通，形成能耗制动。在VT2导通和关断的交替过程中，实现电动机的减速，而VT1则始终保持关断状态。在轻载条件下，由于电流衰减迅速，VT2可能会提前导通，实现局部的制动效果。 关于调速范围和静差率的概念，调速范围（D）是指电动机最高转速与最低转速的比值，而静差率（s）是在一定转速下，负载由零增至额定值时，转速下降的比例。调速范围和静差率之间的关系体现在，一个较大的调速范围意味着系统能在更宽的速度区间内保持较高的精度。当超出调速范围讨论静差率时，由于速度变化范围减小，保持特定的静差率变得相对容易，因为系统可能不再需要在低速和高速段同时保持高精度。 在直流电动机的调速系统中，通过改变电源电压可以实现调速，但同时会伴随着静差率的变化。静差率是衡量系统稳定性和精度的重要指标，设计良好的控制系统应能在整个调速范围内尽可能地减小静差率，以满足不同工况下的应用需求。