河北联合大学电气工程学院讲稿1.2.5晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数在进行调速系统的分析和设计时，可以把晶闸管触发和整流装置当作系统中的一个环节来看待。应用线性控制理论进行直流调速系统分析或设计时，须事先求出这个环节的放大系数和传递函数。实际的触发电路和整流电路都是非线性的，只能在一定的工作范围内近似看成线性环节，如有可能，最好先用实验方法测出该环节的输入-输出特性，即曲线，图1-13是采用锯齿波触发器移相时的特性。设计时，希望整个调速范围的工作点都落在特性的近似线性范围之中，并有一定的调节余量晶闸管触发和整流装置的放大系数的计算晶闸管触发和整流装置的放大系数可由工作范围内的特性率决定，计算方法是AU.(1-12)K,=AU.UalUdmaxAUsAUeUamiUe图1-13晶闸管触发与整流装置的输入-输出特性和的测定晶闸管触发和整流装置的放大系数估算如果不可能实测特性，只好根据装置的参数估算。■例如：设触发电路控制电压的调节范围为Uc=0~10V相对应的整流电压的变化范围是Ud=0~220V可取Ks=220/10=22
河北联合大学电气工程学院讲稿 1.2.5 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数 在进行调速系统的分析和设计时，可以把晶闸管触发和整流装置当作系统中的一个环节 来看待。 应用线性控制理论进行直流调速系统分析或设计时，须事先求出这个环节的放大系数和 传递函数。 实际的触发电路和整流电路都是非线性的，只能在一定的工作范围内近似看成线性环节。 如有可能，最好先用实验方法测出该环节的输入-输出特性，即曲线，图 1-13 是采用锯 齿波触发器移相时的特性。设计时，希望整个调速范围的工作点都落在特性的近似线性范围 之中，并有一定的调节余量 晶闸管触发和整流装置的放大系数的计算 晶闸管触发和整流装置的放大系数可由工作范围内的特性率决定，计算方法是 (1-12) 图 1-13 晶闸管触发与整流装置的输入-输出特性和的测定 晶闸管触发和整流装置的放大系数估算 如果不可能实测特性，只好根据装置的参数估算。 ◼ 例如： 设触发电路控制电压的调节范围为 Uc = 0~10V 相对应的整流电压的变化范围是 Ud = 0~220V 可取 Ks = 220/10 = 22 c d s U U K =
河北联合大学电气工程学院讲稿晶闸管触发和整流装置的传递函数在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的。众所周知，晶闸管一旦导通后，控制电压的变化在该器件关断以前就不再起作用，直到下一相触发脉冲来到时才能使输出整流电压发生变化，这就造成整流电压滞后于控制电压的状况。（1）晶闸管触发与整流失控时间分析n0Uao1uat0T-Ua2UaU.t0aaiaa0图1-14晶闸管触发与整流装置的失控时间（2）最大失控时间计算显然，失控时间是随机的，它的大小随发生变化的时刻而改变，最大可能的失控时间就是两个相邻自然换相点之间的时间，与交流电源频率和整流电路形式有关，由下式确定Tsmex(1-13)mf式中f一交流电流频率（Hz)；m一一周内整流电压的脉冲波数。（3）Ts值的选取相对于整个系统的响应时间来说，Ts是不大的，在一般情况下，可取其统计平均值Ts=Tsmax/2，并认为是常数。也有人主张按最严重的情况考虑，取Ts=Tsmax。表1-2列出了不同整流电路的失控时间
河北联合大学电气工程学院讲稿 晶闸管触发和整流装置的传递函数 在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶 闸管的失控时间引起的。众所周知，晶闸管一旦导通后，控制电压的变化在该器件关断以前 就不再起作用，直到下一相触发脉冲来到时才能使输出整流电压发生变化，这就造成整流电 压滞后于控制电压的状况。 （1）晶闸管触发与整流失控时间分析 （2）最大失控时间计算 显然，失控时间是随机的，它的大小随发生变化的时刻而改变，最大可能的失控时间就 是两个相邻自然换相点之间的时间，与交流电源频率和整流电路形式有关，由下式确定 (1-13) 式中 f — 交流电流频率（Hz）； m — 一周内整流电压的脉冲波数。 （3）Ts 值的选取 相对于整个系统的响应时间来说，Ts 是不大的，在一般情况下，可取其统计平均值 Ts = Tsmax /2，并认为是常数。也有人主张按最严重的情况考虑，取 Ts = Tsmax 。表 1-2 列出了 不同整流电路的失控时间。 mf T 1 s max =
河北联合大学电气工程学院讲稿表1-2各种整流电路的失控时间（f=50Hz）整流电路形式最大失控时间Tsmax（ms）平均失控时间T，（ms）单相半波20105单相桥式（全波）10三相半波6.673.33三相桥式、六相半波3.331.67（4）传递函数的求取用单位阶跃函数表示滞后，则晶闸管触发与整流装置的输入-输出关系为Udo =KU.I(t-T)按拉氏变换的位移定理，晶闸管装置的传递函数为Uao(2) = K,e-sW, (s)=(1-14)U.(s)由于式（1-14）中包含指数函数，它使系统成为非最小相位系统，分析和设计都比较麻烦。为了简化，先将该指数函数按台劳级数展开，则式（1-14）变成KKW, (s)= K, e-TsetsT?+T$+..1+T, s+(1-15)3/421（5）近似传递函数考虑到Ts很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节。K.W,(s) ~1+T,s(1-16)（6）晶闸管触发与整流装置动态结构K.Uao(s)U.(s)Uao(s)U.(s)K,e-T,sT,s+1a)准确的b）近似的图1-15晶闸管触发与整流装置动态结构框图
河北联合大学电气工程学院讲稿 表 1-2 各种整流电路的失控时间（f =50Hz） （4）传递函数的求取 用单位阶跃函数表示滞后，则晶闸管触发与整流装置的输入-输出关系为 按拉氏变换的位移定理，晶闸管装置的传递函数为 （1-14） 由于式（1-14）中包含指数函数，它使系统成为非最小相位系统，分析和设计都比较麻 烦。为了简化，先将该指数函数按台劳级数展开，则式（1-14）变成 （1-15） （5）近似传递函数 考虑到 Ts 很小，可忽略高次项，则传递函数便近似成一阶惯性环节。 （1-16） （6）晶闸管触发与整流装置动态结构 整流电路形式 最大失控时间 Tsmax（ms） 平均失控时间 Ts（ms） 单相半波 单相桥式（全波） 三相半波 三相桥式、六相半波 20 10 6.67 3.33 10 5 3.33 1.67 1( ) d0 s c Ts U = K U t − T s K U s U s W s s e ( ) ( ) ( ) s c d0 s − = = + + + + = = = − 3 3 s 2 2 s s s s s s 3! 1 2! 1 1 e ( ) e s s T s T s T s K K W s K T s T s T s K W s s s s 1 ( ) +
河北联合大学电气工程学院讲稿【小结】1.直流调压调速系统电流连续与断续对系统机械特性的影响；2.V一M系统、PWM不可逆系统电路分析及电压电流波形【授课随记】
河北联合大学电气工程学院讲稿 【小 结】 1.直流调压调速系统电流连续与断续对系统机械特性的影响； 2.V－M 系统、PWM 不可逆系统电路分析及电压电流波形。 【授课随记】
河北联合大学电气工程学院讲稿课程名称：《运动控制系统》第3讲【第三讲教学内容组织】1.桥式可逆PWM变换器；2.PWM系统的机械特性及PWM控制与变换器的数学模型；3.反馈控制直流调速系统的稳态分析和设计；4.调速性能和调速指标。1.3直流脉宽调速系统的主要问题自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM调速系统。本节提要PWM变换器的工作状态和波形-直流PWM调速系统的机械特性PWM控制与变换器的数学模型-电能回馈与泵升电压的限制1.3.1PWM变换器的工作状态和电压、电流波形PWM变换器的作用是：用PWM调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。PWM变换器电路有多种形式，主要分为不可逆与可逆两大类，下面分别阐述其工作原理。1.不可逆PWM变换器（1）简单的不可逆PWM变换器简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统主电路原理图如图1-16所示，功率开关器件可以是任意一种全控型开关器件，这样的电路又称直流降压斩波器。·主电路结构
河北联合大学电气工程学院讲稿 课程名称：《运动控制系统》 第 3 讲 【第三讲教学内容组织】 1. 桥式可逆 PWM 变换器； 2. PWM 系统的机械特性及 PWM 控制与变换器的数学模型； 3. 反馈控制直流调速系统的稳态分析和设计； 4. 调速性能和调速指标。 1.3 直流脉宽调速系统的主要问题 自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控 制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流 PWM 调速系统。 本节提要 ◼ PWM 变换器的工作状态和波形 ◼ 直流 PWM 调速系统的机械特性 ◼ PWM 控制与变换器的数学模型 ◼ 电能回馈与泵升电压的限制 1.3.1 PWM 变换器的工作状态和电压、电流波形 PWM 变换器的作用是：用 PWM 调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、 宽度可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。 PWM 变换器电路有多种形式，主要分为不可逆与可逆两大类，下面分别阐述其工作原 理。 1. 不可逆 PWM 变换器 （1）简单的不可逆 PWM 变换器 简单的不可逆 PWM 变换器-直流电动机系统主电路原理图如图 1-16 所示，功率开关器件 可以是任意一种全控型开关器件，这样的电路又称直流降压斩波器。 • 主电路结构