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单闭环直流调速系统综述摘要基于转速单闭环直流调速系统的工作原理，根据对主电路参数计算和对各环节分析的结果，进行元器件的选择以及直流调速系统电路部分的整体设计；采用OMRON-PLC为控制器，在熟悉CP1L-M40DR-A型号OMRON-PLC的结构、功能指令用法、掌握控制程序设计调试方法的基础上，通过调速系统硬件配置和梯形图的设计，经模拟调试输出信号，验证各种指标均满足系统的要求，设计实现调速过程速度快、精度高、控制系统的参数便于调试和高工作可靠性的直流调速系统。一.系统设计原理1.1直流调速系统的调速方法根据直流电机的工作基本原理，直流电机的机械特性方程n=(U-IRa)/KeQ（式1-1）其中，U、Q——电枢电压、磁通量；Ke——电机常数；Ra——电枢电阻；I——电流由式1-1可知直流调速方法有三种：调节电枢电压U、改变电机主磁通以及改变电枢电路电阻R.1.2闭环直流调速系统1.2.1闭环调速系统与开环调速系统的比较优点缺点开环系统结构简单，控制电压直接控制电机触发电路抗干扰能力差，负载或电网电压发生波动时，电机的转速不改变，不够稳定，因此只能应用于负载相对稳定对调速系统性能要求不高的场合。闭环系统调速性能好，系统特性曲线较硬，转矩变化几乎不会扰动系统速度，有助于提高系统的精度和稳定性，从而提高生产效率和品质。系统比较复杂，需要对调节器进行工程设计。开环系统引入反馈单元形成闭环系统，当电压波动时，闭环系统可以产生相应的控制作用消除扰动，稳定性及抗干扰性较强，应用更为广泛，因此选择闭环直流调速系统进行设计。1.2.2单闭环调速系统原理单闭环调速系统的结构框图与原理图如下：UaKPUc(s)Ks/(Tg*S+1)(1/Ce)/(Tm*Tl*s*s+Tm*S+1)R(Tl*S+1)aN(s)Idl(s)Ud0(s)转速单闭环直流调速系统原理：以电枢电压作为控制量，直流电动机的转速作为被控量，给定一个电压，经过晶闸管整流触发电路，启动直流电动机；测速发电机检测转速，与转速的输入电压进行比较，根据比较的结果，将偏差值（两电压相减）输送到触发装置，同时改变晶闸管的导通角，从而使整流装置的输出电压有所改变，并通过反馈来实现对直流电动机转速的控制。设计中，采用PLC对系统进行调速控制。二．.直流调速系统硬件部分的设计硬件部分基于转速单闭环直流调速系统实验进行设计2.1布线及参数计算2.1.1布线设备与仪器BT—1型晶闸管直流调速系统实验装置1台、三相整流变压器1台、直流电动机-发电机-测速发电机组1套、平波电抗器1台、直流电流表2只、电压表1只，转速表1只，长余辉双踪示波器1台。接线：1、所用单元板为：给定与速度反馈单元板FGS；双触发器单元板GTD；主电路单元板VF1、VF2；仪表单元板PVD，PAD1，PAD2；2、晶闸管整流电路采用VF1和VF2单元板组成的三相全控桥式整流电路；3、触发电路采用GTD单元板，其中M1～M6端与VF1、VF2中的对应端相连接；4、各单元板的+15V、-15V端及共地端“⊥”都必须对应连接并与电源箱上稳压电源的对应端子相连接；2.1.2参数计算1、电动机的选择和相关计算选择JB1104-68(Z2-2L)系列直流电动机，其中：额定电压Um=220V，额定功率Pm=0.8kw，额定转速mn=1500r/min。额定电流mI=4.92A，电枢回路电阻Ra=1.25Ω，电枢回路电感La=200mHUm=Im*Ra+Ce*Nm(式2-1）得到直流电动机的电动势系数eC=0.1426。系统要求：稳态误差S=1%，调速范围D=15；n=n*s(D(1-s))=1.01(式2-2）2.2系统运行及调整布线检查完毕，没有问题后上电，测速发电机运行，接入示波器，根据波形，根据上述参数计算，调整GTD的旋钮，以改变参数是系统达到稳定，调节给定与速度反馈单元板FGS上的旋钮，可以改变给定电压。在保证系统稳定的前提下，外接电位器代替给定与速度反馈单元板FGS，提供可变的给定电压；PLC程序执行代替FGS的比例放大环节，在PLC中利用乘法指令，将比例系数#0101B乘以得到的偏差量，经过数模转换，最终输出到触发板。三.结论这次设计选用直流电动机作为研究对象，在了解并掌握直流调速系统的原理基础上，建立以转速单闭环直流调速系统为模型的直流电机调速系统；选用比例放大器、测速发电机、晶闸管整流装置构成直流调速系统的放大、测速、整流、反馈装置以及其它各参数检测板进行静态调试。直流调速系统不断更新换代，其他相关学科的理论发展与技术进步也影响着直流调速的发展趋势，使直流调速系统更加完善，更好地应用于各种机械工业生产中。四．参考文献[1]宋书中.《交流调速系统》.机械工业出版社,1999年[2]钱平.《交直流传动控制系统》.高等教育出版社,2001年[3]周渊深.《交直流调速系统与仿真》.中国电力出版社,2003[4]邱阿瑞.《电机与电力拖动[M]》.电子工业出版社,2002[5]陈伯时.《电力拖动自动控制系统》(第2版).机械工业出版社,2000[6]娄国焕.《电气传动技术原理与应用》.中国电力出版社,2007[7]李海发.《电机与拖动基础》.清华大学出版社,1994电动机直流调速系统发展现状摘要本文主要阐述当今正在使用和不断发展的直流电机的主流调速方法—晶闸管电动机调速系统，并具体列举该调速系统各种发展方向以及对它们的原理和特点作写简单说明，最后对今后直流调速系统的发展前景的展望。关键字：直流调速系统关键字晶闸管开环闭环一．当前直流调速方法根据直流电机的工作基本原理，由直流电机的机械特性方程：n=(U-IRa)/KeQ可知直流调速方法有三种：（1）改变电枢回路电阻。该方法的优点是系统结构简单；缺点是效率低。因此，该方法适于小功率直流电机、开环控制且仅能有级调速。一般应用于电动玩具中。（2）改变电动机主磁通Φ。该方法的优点是能够实现平滑调速；缺点是调速范围小而且通常是配合调压调速在基速以上作小范围的升速。现已很少单独使用，通常以非独立控制励磁的方式出现。（3）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定向下变速，属于恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。可调的直流电源有以下三种：①旋转变流机组：用交流电动和直流发电机组成机组以获得可调的流电源。这种方法的优点是可以在许的转矩范围内四象限运行，缺点设备多、体积大、费用高、效率低安装须打地基、运行有噪声、维护方便，50年代广泛使用，今天很少用。②静止式可控整流器：用静止可控整流器，如晶闸管可控整流器以获得可控直流电压。③直流斩波器和脉宽调制变器：以恒定直流电源供电，用直流波器和脉宽调制变换器获得可控的平电压。比较上面三种直流调速方法可看出，改变电阻调速缺点很多，目前很少使用，仅在一些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不大，往往是和调压调速配合使用，做额定转速以上作小范围升速。因此自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，必要时把调压调速和弱磁调速配合使用。下面具体列举几种当今正在使用和不断发展的直流电机的主流调速方法—晶闸管电动机调速系统。1、开环晶闸管电动机系统原理如图1所示。速度指令电位器发出的指令，经过脉冲触发生成电路产生晶闸管整流器的调相信号，改变直流电机电枢端电压，达到调节电机速度的目的。优点是结构简单，缺点是不能同时满足调速范围和静差率的要求，机械特性软，调速范围窄。应用于静差率要求不高的无级调速场合。图1开环晶闸管电动机系统原理图2、转速负反馈的单闭环调速系统原理如图2所示。转速反馈电压与转速指令电压相比较形成偏差电压，偏差电压经放大作为晶闸管触发脉冲生成电路的输入信号，后与开换电路相同。该方法的优点是：与开环系统相比，机械特性较硬、静差率较小、一定静差率的调速范围提高了；缺点是起动和堵转电流过大，对电机换向不利、对晶闸管不利。改进提高措施：加偏差调节器或限流措施。目前，有三种改进措施：增加电流截止负反馈环节电压负反馈代替转速负反馈的单闭环直流调速系统、以电压负反馈加电流补偿控制代替转速负反馈。（1）两种电流截止负反馈环节（2）电压负反馈代替转速负反馈的单闭环直流调速系统为什么用电压负反馈代替转速负反馈？因为转速负反馈需要测速发电机，而测速发电机的安装维护比较困难，另外反馈信号中含有交流成分，会给调试和运行带来麻烦。对调速指标要求不高的系统，可以考虑电压负反馈代替转速负反馈。（3）以电压负反馈加电流补偿控制代替转速负反馈的单闭环直流调速系统电压负反馈代替转速负反馈的单闭环直流调速系统的调速性能不如转速负反馈的单闭环直流调速系统的性能，若采取一些措施，如增加电流正反馈补偿控制，可以使该系统调速性能接近转速负反馈的单闭环直流调速系统的性能。二．直流调速系统未来前景由于直流电动机具有几号的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，但是长期以来，直流调速系统一直占据垄断地位。当然，近年来，随着计算机技术、电力电子技术和控制技术的发展，交流调速系统发展快，在许多场合正逐渐取代直流调速系统。但是就目前来看，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式。在我国许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动场合，仍然广泛采用直流调速系统。而且，直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，从控制技术角度来看，它又是交流调速系统的基础。因此加强对直流调速系统的发展有利于更进一步发展交流调速系统，促进调速系统的进一步完善。三．总结首先直流调速系统的发展过程是一个从简单到复杂、从开环到闭环、从单环到多环、从单向调速到可逆调速的不断丰富完善的过程。不仅存在从单一调速方式向多种调速方式的纵向发展过程，而且每一种调速系统本身也都在发展完善之中。单闭环不仅是转速闭环一种，根据应用要求不同可以采用电压负反馈、电流补偿等替代措施。有环流可逆调速系统目前有两种，无环流可逆调速系统目前有三种，它们都在不断完善和发展之中。其次，直流调速系统的产生与发展都与其他学科存在紧密联系。第一它与电机学有紧密地联系，因为对于调速来说，电机是控制对象，对控制对象的研究越深入控制效果才会越好。第二与半导体变流技术的发展密不可分，微型计算机的发展，尤其是微控制器的发展为直流调速系统的进一步发展插上了翅膀。微控制器在这里的应用，改变了控制系统的结构，改变了传感元件的检测技术，并且使各种先进控制算法得以实现。任何设计都不是终极设计，都在随着其他科技的发展而不断完善。四．参考文献[1]北京：机械工业出版社，1999年10月[2][美]DevdasShettyRichardA.Kolk著，机械电子系统设计（英文版），机械工业出版社，2004年5月[3]刘广瑞，郑州大学机械工程学院，中国科技信息2007年第3期，CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONFeb.2007[4]郁建平，机电控制技术，科学出版社，北京，2006[5]陈伯时，电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1995[6]魏汉勇，等.电子技术基础[M].武汉：华中科技大学出版社，1993直流调速器市场需求分析摘要：直流调速器就是调节直流电动机速度的设备,由于直流电动机具有低转速大力矩的特点,是交流电动机无法取代的,因此调节直流电动机速度的设备—直流调速器,具有广阔的应用天地。本文系统性的阐述了直流调速器在当今电子市场的需求及今后的发展。一．直流调速器在市场及各个领域的需求在生产实践的各个领域，有大量的生产机械要求在不同的场合用不同的速度进行工作，以提高生产率和保证产品的质量。要求具有速度调节（简称调速）功能的生产机械很多，如各种机床、轧钢机、起重运输设备、造纸机、纺织机械等。在工程实践中，有许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的静、动态性能。如何根据不同生产机械对调速的要求来选择机电传动控制系统的调速