,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,运动控制系统,Motion Control System,绪论,运动控制系统Motion Control System绪论,本节内容提要,运动控制系统及其组成,运动控制系统分类,运动控制系统的历史与发展,本节内容提要运动控制系统及其组成,1.1,运动控制系统及其组成,图,1-1,1.1 运动控制系统及其组成 图1-1,现代运动控制技术,电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科 。,图,1-2,运动控制及其相关学科,现代运动控制技术 电机学、电力电子技术、微电子技,1.1,运动控制系统及其组成,图,1-3,运动控制系统及其组成,1.1 运动控制系统及其组成 图1-3 运动控制系统及其组,1.1,运动控制系统及其组成,运动控制系统概念：,运动控制系统,是以机械运动的驱动设备,电动机,为被控对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为,执行机构,，在自动控制理论指导下组成的自动控制系统。,运动控制系统功能：,主要控制电动机的,转矩,、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。,1.1 运动控制系统及其组成 运动控制系统概念：,具体应用,运动控制系统种类繁多，功能各异,工业领域：,数控机床；印刷电路板生产线：表面贴焊，快速打孔，机械手放置器件；,国防领域：,雷达跟踪，自动武器，飞行器控制；,家电领域：,冰箱，空调，洗衣机，电风扇等；,科学研究：,倒立摆,机器人：,机械手、足球机器人、搬运机器人等。,具体应用运动控制系统种类繁多，功能各异,按,被控物理量,分：,调速系统以转速为被控量；,伺服系统以角位移或直线位移为被控量；,按,驱动电机,分：,直流控制系统用直流电机带动生产机械；,交流控制系统用交流电机带动生产机械；,按,控制器的类型,分：,模拟控制系统以模拟电路构成控制器；,数字控制系统以数字电路构成控制器；,按,闭环数,分：,单环；双环；多环系统,1.2,运动控制系统的分类,按被控物理量分：1.2 运动控制系统的分类,1.3,运动控制系统的发展历史,19,世纪,80,年代以前仅有直流电动机系统；,19,世纪末，出现交流电机（鼠笼式异步交流电机）开始逐步使用交流电动机系统；,20,世纪,30,年代起，形成直流调速，交流不调速的格局；,20,世纪后期，交流调速兴起,1.3 运动控制系统的发展历史19世纪80年代以前仅有直,控制对象,电动机,直流电动机、交流感应电动机（交流异步电动机）和交流同步电动机。,用于调速系统的拖动电动机和用于伺服系统的伺服电动机。,电力电子型功率放大与变换装置,半控型向全控型发展,低频开关向高频开关发展,分立的器件向具有复合功能的功率模块发展,控制对象电动机,控制器,模拟控制器,物理概念清晰、控制信号流向直观,控制规律体现在硬件电路,线路复杂、通用性差,控制效果受到器件性能、温度等因素的影响,以微处理器为核心的数字控制器,硬件电路标准化程度高,控制规律体现在软件上，修改灵活方便,拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能,控制器模拟控制器,1.3,运动控制系统的发展历史,以省电为目的：改原来交流不调速为交流调速；,以减少维护为目的：改直流调速为交流调速；,原直流调速达不到的领域：大功率、高压、高速场合应用交流调速系统。,1.3 运动控制系统的发展历史以省电为目的：改原来交流不调速,1.3,运动控制系统的发展趋势,1,）高频化,在功率驱动装置中，低频半控器件（晶闸管）在中小功率范围里将被高频全控器件（大功率晶体管）所代替。,优越性：,1,）可以提高系统性能；,2,）可以改善电网功率因数。,2,）网络化,适应自动化系统发展的需要：大型化,复杂化,全集成化。,1.3 运动控制系统的发展趋势1）高频化,1.3,运动控制系统的发展趋势,3,）交流化,1.3 运动控制系统的发展趋势3）交流化,本课程特点,综合性强，多个学科交叉（自动控制、电子技术、计算机技术等）。,工程化理论与实践相结合。,相关课程：自动控制理论、电机与拖动基础、电力电子变流技术、模拟与数字电路、计算机控制技术、微机原理等。,重视能力培养，学会如何将学到的知识具体应用到实际的工程设计中。,本课程特点综合性强，多个学科交叉（自动控制、电子技术、计算机,本课程主要内容,1,）直流拖动控制系统,单闭环控制的直流调速系统；,双闭环控制的直流调速系统及其调节器的工程设计方法；,可逆直流调速系统和位置随动系统,2,）交流调速系统,异步电动机变压调速、变频调速；,本课程主要内容1）直流拖动控制系统,直流拖动控制系统,第,1,篇,直流拖动控制系统第 1 篇,内容提要,直流调速方法,直流调速电源,直流调速控制,内容提要直流调速方法,引 言,直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。,由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。,引 言 直流电动机具有良好的起、制动性能,根据直流电机转速方程,直流调速方法,n,U,I,R,K,e,式中,转速（,r/min,）；,电枢电压（,V,）；,电枢电流（,A,）；,电枢回路总电阻（,）；,励磁磁通（,Wb,）,；,由电机结构决定的电动势常数。,（,1-1,）,根据直流电机转速方程,由式（,1-1,）可以看出，有三种方法调节电动机的转速：,（,1,）调节电枢供电电压,U,；,（,2,）减弱励磁磁通,；,（,3,）改变电枢回路电阻,R,。,由式（1-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转,（,1,）调压调速,工作条件：,保持,励磁,= ,N,；,保持电阻,R = R,a,调节过程：,改变电压,U,N,U,U, ,n,，,n,0,调速特性：,转速下降，机械特性曲线平行下移。,n,n,0,O,I,I,L,U,N,U,1,U,2,U,3,n,N,n,1,n,2,n,3,调压调速特性曲线,（1）调压调速工作条件：nn0OIILUNU 1U 2U 3,（,2,）调阻调速,工作条件：,保持,励磁,= ,N,；,保持电压,U =U,N,；,调节过程：,增加电阻,R,a,R,R, ,n,，,n,0,不变；,调速特性：,转速下降，机械特性曲线变软。,n,n,0,O,I,I,L,R,a,R,1,R,2,R,3,n,N,n,1,n,2,n,3,调阻调速特性曲线,（2）调阻调速工作条件：nn0OIILR aR 1R 2R,（,3,）调磁调速,工作条件：,保持电压,U =U,N,；,保持电阻,R = R,a,；,调节过程：,减小,励磁,N, , ,n,，,n,0,调速特性：,转速上升，机械特性曲线变软。,n,n,0,O,T,e,T,L,N,1,2,3,n,N,n,1,n,2,n,3,调磁调速特性曲线,（3）调磁调速工作条件：nn0OTeTL N 1 2,三种调速方法的性能与比较,对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。,因此，自动控制的直流调速系统往往以,调压调速,为主。,三种调速方法的性能与比较 对于要求在一定范围内,生产机械的负载转矩特性,生产机械的负载转矩是一个必然存在的不可控扰动输入。,归纳出几种典型的生产机械负载转矩特性，实际负载可能是多个典型负载的组合，应根据实际负载的具体情况加以分析。,生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩是一个必然存在的不可,恒转矩负载,负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载,a,）位能性恒转矩负载,b),反抗性恒转矩负载,图,1-3,恒转矩负载,恒转矩负载 负载转矩的大小恒定，称作恒转矩负载图1-3,风机、泵类负载,负载转矩与转速的平方成正比，称作风机、泵类负载,图,1-5,风机、泵类负载,风机、泵类负载 负载转矩与转速的平方成正比，称作风机、泵类负,恒功率负载,负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载,图,1-4,恒功率转矩负载,恒功率负载负载转矩与转速成反比，而功率为常数，称作恒功率负载,第,1,章 闭环控制的直流调速系统,本章着重讨论基本的闭环控制系统及其分析与设计方法。,第1章 闭环控制的直流调速系统 本章着重讨论基本,本章提要,1.1,直流调速系统用的可控直流电源,1.2,晶闸管,-,电动机系统（,V-M,系统）的主要问题,1.3,直流脉宽调速系统的主要问题,1.4,反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计,1.5,反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计,1.6,比例积分控制规律和无静差调速系统,本章提要1.1 直流调速系统用的可控直流电源,1.1,直流调速系统用的可控直流电源,根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的,可控直流电源,。,本节介绍几种主要的可控直流电源。,1.1 直流调速系统用的可控直流电源 根据前面,常用的可控直流电源有以下三种,旋转变流机组,用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。,静止式可控整流器,用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。,直流斩波器或脉宽调制变换器,用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。,常用的可控直流电源有以下三种旋转变流机组用交流电动机和直,1.1.1,旋转变流机组,图,1-1,旋转变流机组供电的直流调速系统（,G-M,系统）,1.1.1 旋转变流机组图1-1旋转变流机组供电的直流调速,G-M,系统工作原理,由原动机（柴油机、交流异步或同步电动机）拖动直流发电机,G,实现变流，由,G,给需要调速的直流电动机,M,供电，调节,G,的励磁电流,i,f,即可改变其输出电压,U,，从而调节电动机的转速,n,。,这样的调速系统简称,G-M,系统，国际上通称,Ward-Leonard,系统。,G-M系统工作原理 由原动机（柴油机、交流异步或同,G-M,系统特性,n,第,I,象限,第,IV,象限,O,T,e,T,L,-,T,L,n,0,n,1,n,2,第,II,象限,第,III,象限,图,1-2 G-M,系统机械特性,G-M系统特性n第I象限第IV象限OTeTL-TLn0n1,1.1.2,静止式可控整流器,图,1-3,晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（,V-M,系统）,1.1.2 静止式可控整流器图1-3 晶闸管可控整流器,V-M,系统工作原理,晶闸管,-,电动机调速系统（简称,V-M,系统，又称静止的,Ward-Leonard,系统），图中,VT,是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置,GT,的控制电压,U,c,来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压,U,d,，从而实现平滑调速。,V-M系统工作原理 晶闸管-电动机调速系统（简称V,V-M,系统的特点,与,G-M,系统相比较：,晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。晶闸管可控整流器的功率放大倍数在,10,4,以上，其门极电流可以直接用晶体管来控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。,在控制作用的快速性上,，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将大大提高系统的动态性能。,V-M系统的特点 与G-M系统相比较：,V-M,系统的问题,由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。,晶闸管对过电压、过电流和过高的,d,V,/d,t,与,d,i,/d,t,都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。,由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成,“,电力公害,”,。,V-M系统的问题由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，,1.1.3,直流斩波器或脉宽调制变换器,在干线铁道电力机车、工矿电力机车、城市有轨和无轨电车和地铁电机车等电力牵引设备上，常采用直流串励或复励电动机，由恒压直流电网供电，过去用切换电枢回路电阻来控制电机的起动、制动和调速，在电阻中耗电很大。,1.1.3 直流斩波器或脉宽调制变换器 在干,a,）原理图,b,）电压波形图,t,O,u,U,s,U,d,T,t,on,控制电路,M,1.,直流斩波器的基本结构,图,1-5,直流斩波器,-,电动机系统的原理图和电压波形,a）原理图b）电压波形图tOuUsUdTton控制电路M,2.,斩波器的基本控制原理,在原理图中，,VT,表示电力电子开关器件，,VD,表示续流二极管。当,VT,导通时，直流电源电压,U,s,加到电动机上；当,VT,关断时，直流电源与电机脱开，电动机电枢经,VD,续流，两端电压接近于零。如此反复，电枢端电压波形如图,1-5b,，好像是电源电压,U,s,在,t,on,时间内被接上，又在,T,t,on,时间内被斩断，故称,“,斩波,”,。,2. 斩波器的基本控制原理 在原理图中，VT,这样，电动机得到的平均电压为,3.,输出电压计算,(1-2),式中,T,晶闸管的开关周期；,t,on,开通时间；,占空比，,=,t,on,/,T = t,on,f,；,其中,f,为开关频率。,这样，电动机得到的平均电压为 3. 输出电压计算(1-2),为了节能，并实行无触点控制，,现在多用电力电子开关器件，如快速晶闸管、,GTO,、,IGBT,等。,采用简单的单管控制时，称作,直流斩波器,，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，,脉宽调制变换器（,PWM-Pulse Width Modulation,）,。,为了节能，并实行无触点控制，现在多用电力电子,4.,斩波电路三种控制方式,根据对输出电压平均值进行调制的方式不同而划分，有三种控制方式：,T,不变，变,t,on,脉冲宽度调制（,PWM,）；,t,on,不变，变,T ,脉冲频率调制（,PFM,）；,t,on,和,T,都可调，改变占空比,混合型。,4. 斩波电路三种控制方式根据对输出电压平均值进行调制的方,PWM,系统的优点,（,1,）主电路线路简单，需用的功率器件少；,（,2,）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；,（,3,）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达,1,:,10000,左右；,（,4,）若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；,PWM系统的优点（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；,PWM,系统的优点（续）,（,5,）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；,（,6,）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。,PWM系统的优点（续）（5）功率开关器件工作在开关状态，导通,小 结,三种可控直流电源，,V-M,系统在上世纪,6070,年代得到广泛应用，目前主要用于大容量系统。,直流,PWM,调速系统作为一种新技术，发展迅速，应用日益广泛，特别在中、小容量的系统中，已取代,V-M,系统成为主要的直流调速方式。,返回目录,小 结 三种可控直流电源，V-M系统在上世,1.2,晶闸管,-,电动机系统（,V-M,系统） 的主要问题,本节讨论,V-M,系统的几个主要问题：,（,1,）触发脉冲相位控制；,（,2,）电流脉动及其波形的连续与断续；,（,3,）抑制电流脉动的措施；,（,4,）,晶闸管-电动机系统的机械特性,；,（,5,）晶闸管触发和整流装置的放大系数和,传递函数。,1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）,在如图可控整流电路中，调节触发装置,GT,输出脉冲的相位，即可很方便地改变可控整流器,VT,输出瞬时电压,u,d,的波形，以及输出平均电压,U,d,的数值。,O,O,O,O,O,1.2.1,触发脉冲相位控制,在如图可控整流电路中，调节触发装置 GT 输,U,d0,I,d,E,等效电路分析,如果把整流装置内阻移到装置外边，看成是其负载电路电阻的一部分，那么，整流电压便可以用其理想空载瞬时值,u,d0,和平均值,U,d0,来表示，相当于用图示的等效电路代替实际的整流电路。,图,1-7 V-M,系统主电路的等效电路图,Ud0IdE 等效电路分析 如果把整流装置内阻移,式中,电动机反电动势；,整流电流瞬时值；,主电路总电感；,主电路等效电阻；,且有,R,=,R,rec,+,R,a,+,R,L,；,E,i,d,L,R,瞬时电压平衡方程,(1-3),EidLR 瞬时电压平衡方程(1-3),对,u,d0,进行积分，即得理想空载整流电压平均值,U,d0,。,用触发脉冲的相位角,控制整流电压的平均值,U,d0,是晶闸管整流器的特点。,U,d0,与触发脉冲相位角,的关系因整流电路的形式而异，对于一般的全控整流电路，当电流波形连续时，,U,d0,=,f,(,),可用下式表示,对ud0进行积分，即得理想空载整流电压平均值Ud,式中,从自然换相点算起的触发脉冲控制角；,=,0,时的整流电压波形峰值；,交流电源一周内的整流电压脉波数；,对于不同的整流电路，它们的数值如表,1-1,所示。,U,m,m,整流电压的平均值计算,(1-5),Umm 整流电压的平均值计算(1-5),表,1-1,不同整流电路的整流电压值,*,U,2,是整流变压器二次侧额定相电压的有效值,。,表1-1 不同整流电路的整流电压值* U2 是整流变压器二,整流与逆变状态,当,0 , 0,，晶闸管装置处于,整流状态,，电功率从交流侧输送到直流侧；,当,/2,max,时，,U,d0, 0,，装置处于,有源逆变状态,，电功率反向传送。,为避免逆变颠覆，应设置最大的移相角限制。相控整流器的电压控制曲线如下图,整流与逆变状态当 0 ,图,1-8,相控整流器的电压控制曲线,O,逆变颠覆限制,通过设置控制电压限幅值，来限制最大触发角。,图1-8 相控整流器的电压控制曲线 O 逆变颠覆限制 通过,1.2.2,电流脉动及其波形的连续与断续,由于电流波形的脉动，可能出现电流连续和断续两种情况，这是,V-M,系统不同于,G-M,系统的又一个特点。当,V-M,系统主电路有足够大的电感量，而且电动机的负载也足够大时，整流电流便具有连续的脉动波形。当电感量较小或负载较轻时，在某一相导通后电流升高的阶段里，电感中的储能较少；等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已经衰减到零，于是，便造成电流波形断续的情况。,1.2.2 电流脉动及其波形的连续与断续 由,V-M,系统主电路,的输出,图,1-9 V-M,系统的电流波形,a,）电流连续,b,）电流断续,O,u,a,u,b,u,c,a,u,d,O,i,a,i,b,i,c,i,c,t,E,U,d,t,O,u,a,u,b,u,c,a,u,d,O,i,a,i,b,i,c,i,c,E,U,d,u,d,t,t,u,d,i,d,i,d,V-M系统主电路的输出图1-9 V-M系统的电流波形a）电流,1.2.3,抑制电流脉动的措施,在,V-M,系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是：,设置平波电抗器；,增加整流电路相数；,采用多重化技术。,1.2.3 抑制电流脉动的措施 在V-M系统中，脉,（,1,）平波电抗器的设置与计算,单相桥式全控整流电路,三相半波整流电路,三相桥式整流电路,（,1-6,）,（,1-8,）,（,1-7,）,（1）平波电抗器的设置与计算单相桥式全控整流电路,（,2,）多重化整流电路,如图电路为由2,个三相桥并联而成的,12,脉波整流电路，使用了平衡电抗器来平衡,2,组整流器的电流。,并联多重联结的,12,脉波整流电路,M,（2）多重化整流电路 如图电路为由2个三相桥并联,1.2.4,晶闸管,-,电动机系统的机械特性,当电流连续时，,V-M,系统的机械特性方程式为,式中,C,e,=,K,e,N,电机在额定磁通下的电动势系数。,式（,1-9,）等号右边,U,d0,表达式的适用范围如第,1.2.1,节中所述。,（,1-9,）,1.2.4 晶闸管-电动机系统的机械特性 当电流,（,1,）电流连续情况,改变控制角,，得一族平行直线，这和,G-M,系统的特性很相似，如图,1-10,所示。,图中电流较小的部分画成虚线，表明这时电流波形可能断续，公式（,1-9,）已经不适用了。,图,1-10,电流连续时,V-M,系统的机械特性,n,=,I,d,R,/,C,e,n,I,d,I,L,O,（1）电流连续情况 改变控制角，得一族平行直线,上述分析说明：只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个,线性的可控电压源,。,上述分析说明：只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个,当电流断续时，由于非线性因素，机械特性方程要复杂得多。以三相半波整流电路构成的,V-M,系统为例，电流断续时机械特性须用下列方程组表示,(1-10),(1-11),式中 ；,一个电流脉波的导通角。,（,2,）电流断续情况,当电流断续时，由于非线性因素，机械特性方程要复杂得多,（,3,）电流断续机械特性计算,当阻抗角,值已知时，对于不同的控制角,，可用数值解法求出一族电流断续时的机械特性。,对于每一条特性，求解过程都计算到,= 2/3,为止，因为,角再大时，电流便连续了。对应于,= 2/3,的曲线是电流断续区与连续区的分界线。,（3）电流断续机械特性计算 当阻抗角 值已知,图,1-11,完整的,V-M,系统机械特性,（,4,）,V-M,系统 机械特性,图1-11 完整的V-M系统机械特性（4）V-M系统,（,5,）,V-M,系统机械特性的特点,图,1-11,绘出了完整的,V-M,系统机械特性，分为电流连续区和电流断续区。由图可见：,当电流连续时，特性还比较硬；,断续段特性则很软，而且呈显著的非线性，理想空载转速翘得很高。,（5）V-M系统机械特性的特点 图1-11绘出,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。,1.2.5 晶闸管触发和整流装置的放大系数和,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。,实际的触发电路和整流电路都是非线性的，只能在,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,图,1-13,晶闸管触发与整流装置的输入,-,输出特性和的测定,(1-12),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,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,U,c,= 010V,相对应的整流电压的变化范围是,U,d,= 0220V,可取,K,s,= 220/10 = 22,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,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。,晶闸管触发和整流装置的传递函数 在动态过程中，,u,2,u,d,U,c,t,t,a,1,0,U,c1,U,c2,a,1,t,t,0,0,0,a,2,a,2,U,d01,U,d02,T,s,O,O,O,O,（,1,）晶闸管触发与整流失控时间分析,图,1-14,晶闸管触发与整流装置的失控时间,u2udUctta10Uc1Uc2a1tt000a2a2Ud,显然，失控制时间是随机的，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),（,2,）最大失控时间计算,式中,交流电流频率；,一周内整流电压的脉冲波数。,f,m,显然，失控制时间是随机的，它的大小随发生变化,（,3,）,T,s,值的选取,相对于整个系统的响应时间来说，,T,s,是不大的，在一般情况下，可取其统计平均值,T,s,=,T,smax,/2,，并认为是常数。也有人主张按最严重的情况考虑，取,T,s,=,T,smax,。表,1-2,列出了不同整流电路的失控时间。,表,1-2,各种整流电路的失控时间（,f,=50Hz,）,（3）Ts 值的选取 相对于整个系统的响,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,）,（,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,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,）,由于式（1-14）中包含指数函数，它使系统成,（,5,）近似传递函数,考虑到,T,s,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,）,（5）近似传递函数 考虑到 Ts 很小，可忽略,（,6,）晶闸管触发与整流装置动态结构,U,c,(,s,),U,d0,(,s,),U,c,(,s,),U,d0,(,s,),(a),准确的,（,b,） 近似的,图,1-15,晶闸管触发与整流装置动态结构图,s,s,s,s,返回目录,（6）晶闸管触发与整流装置动态结构Uc(s)Ud0(s),