直流调速系统原理及应用
直流电动机调速系统
直流电动机调速系统的能耗分析
能效比
直流电动机的能效比通常较高，可以在较高的效率下运行，减少 能源浪费。
功率因数
直流电动机的功率因数较高，可以减少无功损耗，提高电网效率。
热效率
直流电动机的热效率也较高，可以在长时间运行下保持稳定的性 能。
直流电动机调速系统的稳定性分析
抗干扰能力
直流电动机的调速系统通常具有较强的抗干扰能力，可以在复杂 的工作环境下稳定运行。
直流电动机调速系统的调速性能
调速范围
直流电动机的调速范围通常较大，可以在较 宽的转速范围内实现平滑调节，满足不同工 况下的需求。
调速精度
直流电动机的调速精度较高，可以通过精确的控制 算法实现转速的精确控制，提高生产过程的稳定性 和产品质量。
动态响应
直流电动机的动态响应较快，可以在短时间 内达到稳定转速，满足动态负载变化的需求 。
输标02入题
调压调速是通过改变电枢电压来控制电动机的转速， 具有调节方便、平滑性好等优点，但调速过程中能量 损失较大。
01
03
串级调速是通过改变转子回路的电阻来控制电动机的 转速，具有调节方便、能量损失较小等优点，但调节
范围较小且对电机结构有特殊要求。
04
调磁调速是通过改变励磁电流来控制电动机的转速， 具有调节方便、能量损失较小等优点，但调节范围较 小。
系统调试
在系统集成完成后，进行全面的 调试，确保各部分工作正常，满 足设计要求。
性能测试
对系统的性能进行测试，包括调 速范围、动态响应、稳态精度等 指标，确保系统性能达标。
优化改进
根据测试结果和实际应用情况， 对系统进行必要的优化和改进， 提高系统的稳定性和可靠性。
04
交直流调速系统
交直流调速系统简介交直流调速系统是一种广泛应用于电机调速的控制系统。
它通过控制电机输入的电压或电流，实现对电机输出转速的精确控制。
交直流调速系统在工业领域中的应用非常广泛，可以用于机械设备、电梯、风机、泵站等各种场合。
原理交直流调速系统的基本原理是采用电力电子技术，将交流电转换为直流电，并通过控制器对直流电进行调节，再将调节后的直流电供给电机，从而实现对电机的转速控制。
交直流调速系统的核心部件是变频器，它通过改变电压或频率的大小，控制电机的转速。
变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制器组成。
•整流器：将交流电转换为直流电，通过整流和滤波过程，将交流电的波形变换为平滑的直流电。
•逆变器：将调节后的直流电转换成交流电，逆变器可以改变输出的频率和电压大小，从而实现对电机转速的控制。
•控制器：控制系统的大脑，接收输入的控制信号，根据设定的转速要求对逆变器进行控制。
优势交直流调速系统相比传统的电阻调速和磁阻调速有以下几个优势：1.节能高效：交直流调速系统可以根据负载的需求调节电机的转速，避免了不必要的能耗，提高了能源利用效率。
2.转速范围广：通过控制器的精确调节，交直流调速系统可以实现广范围的转速调节，满足不同应用场景的需求。
3.控制精度高：交直流调速系统具有良好的转速控制性能，可实现对电机的精确控制，提高生产过程的稳定性和产品质量。
4.可靠性强：交直流调速系统采用先进的电力电子技术，具有较高的可靠性和抗干扰能力，可以适应恶劣的工作环境。
5.维护成本低：交直流调速系统的维护成本相对较低，设备运行稳定可靠，减少了维修和更换的频率。
应用领域交直流调速系统广泛应用于各个领域，特别适用于以下场合：1.机械设备：交直流调速系统可以应用于各种机械设备的转速调节，如印刷机、纺织机、切割机等。
2.电梯：交直流调速系统可以实现电梯的平稳起动和停止，提高电梯运行的安全性和舒适性。
3.风机：交直流调速系统可以应用于风机的转速调节，根据风量需求自动调节风机的运行速度，降低能耗。
直流电机调速系统的设计
直流电机调速系统的设计直流电机调速系统是控制直流电机转速的一个重要工程应用领域。
在很多工业领域中，直流电机的转速控制是非常重要的，因为直流电机的转速对于机械设备的运行效率和稳定性有着重要影响。
本文将详细介绍直流电机调速系统的设计原理和步骤。
一、直流电机调速系统的基本原理直流电机调速系统的基本原理是通过改变电机的电压和电流来控制电机的转速。
一般来说，直流电机的转速与电机的电压和负载有关，转速随电压增加而增加，转速随负载增加而减小。
因此，当我们需要调节直流电机的转速时，可以通过改变电机的电压和负载来实现。
二、直流电机调速系统的设计步骤1.确定设计要求：在设计直流电机调速系统之前，首先需要确定系统的设计要求，包括所需的转速范围、响应速度、控制精度和负载要求等。
这些设计要求将指导系统的设计和选择适当的控制器。
2.选择控制器：根据设计要求，选择适当的控制器。
常见的直流电机调速控制器有PID控制器、模糊控制器和自适应控制器等。
根据实际情况，选择最合适的控制器来实现转速调节。
3.选择传感器：为了实时监测电机的转速和位置，需要选择合适的传感器来进行测量。
常见的传感器有光电编码器、霍尔效应传感器和转速传感器等。
根据实际需求，选择合适的传感器进行安装和测量。
4.搭建电路：根据控制器的要求，搭建合适的电路来实现控制和测量功能。
通常需要安装电压和电流传感器来实时监测电机的电压和电流，并将测量结果反馈给控制器。
5.调试和测试：在电路搭建完成后，需要进行调试和测试来验证系统的性能。
首先调整控制器的参数，使得系统能够按照设计要求进行转速调节。
然后进行负载试验，测试系统在不同负载下的转速调节性能。
对系统进行调试和测试，可以发现问题并及时解决，确保系统能够正常工作。
6.性能优化：根据测试结果，对系统进行性能优化。
根据实际需求，调整控制器的参数和传感器的位置，改善系统的转速调节性能和响应速度。
优化后的系统将更好地满足设计要求。
三、直流电机调速系统的工程应用总结：本文详细介绍了直流电机调速系统的设计原理和步骤。
交直流调速系统之直流调速简介介绍课件
机的转速和电流， 机的转速和电流，
实现转速和电流 实现转速和电流
的闭环控制
的闭环控制
直流调速系统的工作过程
01
输入信号：接收来 自控制器的指令信
号
02
信号处理：将指令 信号转换为控制信
号
03
驱动控制：控制直 流电机的转速和转
矩
04
反馈控制：根据直 流电机的运行状态， 调整控制信号，实
现闭环控制
05
直流调速系统的挑战与机遇
挑战：提高调速系统的效 率和稳定性，降低能耗和 成本
挑战：提高直流调速系统 的智能化水平，实现对复 杂工况的适应性
机遇：随着新能源技术的 发展，直流调速系统在电 动汽车、轨道交通等领域 的应用前景广阔
机遇：随着物联网技术的 发展，直流调速系统可以 实现远程监控和诊断，提 高系统的可靠性和维护性
直流伺服调 速系统：通 过控制直流 伺服电机的 位置和速度 来控制速度
04
直流变频调 速系统：通 过改变直流 变频器的输 出频率来控 制速度
直流调速系统的基本组成
整流器：将交 流电转换为直
流电
滤波器：滤除 直流电中的交
流成分
逆变器：将直 流电转换为交
流电
控制器：控制 逆变器的输出 频率和电压， 实现调速控制
电机的转矩
03
电压控制：通过控制电压的大小来控制
电机的转速
04
速度-电流双闭环控制：通过速度环和电
流环的协调控制来实现对电机的精确控制
直流调速系统的性能指标
0 1
调速范围：指直流调速系统能够实现的最
高转速和最低转速之间的差值
0 2
调速精度：指直流调速系统能够实现的转
直流调速器的工作原理
直流调速器的工作原理直流调速器是一种用来控制电动机转速的装置，它可以通过调整输入电压、电流或者改变电机绕组的接线方式来实现电机的调速。
直流调速器广泛应用于各个领域，包括工业控制、机械设备、交通运输等。
直流调速器的工作原理可以简单地描述为通过改变电机终端的电压和电流，来改变电机的转速。
这一过程通过控制电源电压和电流以及电机绕组的接线方式来实现。
在直流调速器中，控制电源一般为直流电源供应。
控制电源可以通过变压器或者其他装置来获得所需的电压和电流。
调速器通过控制电源的输出来改变电机的输入电压和电流，从而实现调速的目的。
直流调速器可以通过不同的方式来改变电机终端的电压和电流。
其中一种常见的方式是通过采用可变阻尼调速器，也即通过改变绕组接线方式来改变电机的速度。
可变阻尼调速器中，电机的绕组通常由串联、并联或者混合接线方式来实现不同的速度调节。
另外一种常见的方式是通过PWM（脉宽调制）技术来实现调速。
PWM技术是一种调制技术，通过改变一个周期内高电平与低电平的时间比例来改变电源输出的电压和电流。
在直流调速器中，PWM控制器可以根据所需的转速设置一个合适的占空比，从而控制输出电压和电流的大小。
此外，直流调速器还可以利用其他的控制技术，例如PID控制技术、闭环控制等来实现更精确的调速效果。
PID控制技术是一种常见的比例-积分-微分控制技术，它通过根据输入和输出之间的误差来实时调整控制器的参数，从而使得系统稳定在所需的转速范围内。
总的来说，直流调速器是通过控制电源输出的电压和电流以及改变电机绕组的接线方式来实现电机调速的装置。
不同的调速器采用不同的原理和技术，但它们的目标都是在不同的工况下实现电机的可靠调速。
通过正确选择和使用直流调速器，可以实现电机的高效运行和精确控制，从而满足各种应用需求。
双闭环直流调速系统工作原理
双闭环直流调速系统工作原理1.系统结构：双闭环直流调速系统主要由两个闭环控制组成，即速度内环和电流外环。
速度内环控制器接收速度设定值和速度反馈信号，通过计算得到电流设定值，并发送给电流外环控制器。
电流外环控制器接收电流设定值和电流反馈信号，通过计算得到电压设定值，并输出给电源控制器。
电源控制器接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压，以确保电机输出的电压和电流符合控制要求。
2.速度内环控制：速度内环控制器是实现速度调节的关键部分。
它通过比较速度设定值和速度反馈信号，得到速度差，然后根据速度差来调节电流设定值。
控制器根据速度差的大小来调整电流设定值的大小，如果速度差较大，则增大电流设定值；如果速度差较小，则减小电流设定值。
通过不断调整电流设定值，使得速度差逐渐减小，最终达到设定的速度。
3.电流外环控制：电流外环控制器是为了保证电流的稳定性而设置的闭环控制。
它接收电流设定值和电流反馈信号，通过比较二者的差异，计算得到电压设定值。
控制器根据电流设定值和电流反馈信号的差异来调整电压设定值的大小，如果电流差较大，则增大电压设定值；如果电流差较小，则减小电压设定值。
通过不断调整电压设定值，使得电流差逐渐减小，最终达到设定的电流。
4.电源控制：电源控制器是为了保证电机输出的电压和电流符合控制要求而设置的。
它接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压来实现电机的调速。
当电压设定值与电源反馈信号存在差异时，控制器会相应地改变电源输出电压，使得电机的电压和电源设定值尽可能接近。
通过不断调整电压输出，最终使得电机的电压和电流稳定在设定值。
5.系统优点：双闭环直流调速系统能够实现对电机的精确调节，具有较高的速度和电流控制精度。
通过速度内环和电流外环的联合控制，可以准确地调节电机的转速，并且能够自动调整输出电流，适应不同负载。
此外，该系统还具有较好的稳定性和抗干扰能力，在外界干扰较大时仍能保持较高的控制精度。
直流调速的工作原理
直流调速的工作原理
直流调速系统是通过控制直流电机的电压和电流来实现调速的。
其工作原理如下：
1. 直流电源供电：首先，将直流电源连接到直流电机的电源端，以提供电机所需的电压和电流。
2. 转换器及控制器：在直流电源和直流电机之间，需要使用一个电流转换器（如可控硅、可逆整流器等）和一个控制器来实现对电机的调速控制。
3. 电机驱动：通过控制器对电流转换器的控制信号，调节转换器的开关状态，从而控制直流电机的驱动电压和电流。
通过调节驱动电压和电流的大小和方向，可以实现对电机转速的控制。
4. 反馈系统：为了保持电机转速的稳定性和精确性，通常需要使用一个反馈系统来监测电机的转速，并将实际转速与期望转速进行比较，从而实现闭环控制。
反馈系统通常使用编码器或速度传感器来测量电机转速，并将测量值发送给控制器进行处理。
5. 控制算法：控制器根据反馈系统的测量值和期望转速之间的差异，通过控制电流转换器的开关状态，调整驱动电压和电流的大小和方向，从而实现对电机转速的调节。
常用的控制算法有比例积分控制（PI控制）、模糊控制和遗传算法等。
综上所述，直流调速系统通过对直流电机的电压和电流进行控
制，结合反馈系统和控制算法，实现对电机转速的调节。
这种调速系统广泛应用于许多领域，如工业生产、交通运输、机械设备等。
PWM直流电机调速系统设计
PWM直流电机调速系统设计PWM（脉宽调制）直流电机调速系统设计是通过改变电机输入电压的有效值和频率，以控制电机转速的一种方法。
本文将介绍PWM直流电机调速系统的原理、设计过程和实施步骤。
一、PWM直流电机调速系统原理1.电机：PWM直流电机调速系统使用的电机一般是带有永磁励磁的直流电机，其转速与输入电压成正比。
2.传感器：传感器主要用于检测电机转速和转速反馈。
常用的传感器有霍尔传感器和编码器。
3.控制器：控制器通过接收传感器反馈信号，并与用户输入信号进行比较来调整电机输入电压。
控制器一般包括比较器、计数器、时钟和PWM 发生器。
4.功率电源：功率电源负责提供PWM信号的电源。
PWM直流电机调速系统的工作原理是：先将用户输入转速转化为电压信号，然后通过比较器将输入信号与传感器反馈信号进行比较，再将比较结果输入给计数器，由计数器根据输入信号的边沿通过时钟控制PWM发生器，最后通过功率电源提供PWM信号给电机。
二、PWM直流电机调速系统设计过程1.确定电机类型和参数：根据实际需要确定使用的直流电机类型和技术参数，包括额定电压、额定转速、功率等。
2.选择传感器：根据调速要求选择合适的传感器，常用的有霍尔传感器和编码器。
3.设计控制器：根据电机类型和传感器选择合适的控制器，设计比较器、计数器、时钟和PWM发生器电路，并进行连线连接。
4.设计功率电源：根据控制器和电机的电压和电流要求设计适当的功率电源电路。
5.总结设计参数：总结所选器件和电路的技术参数，确保设计完整。
三、PWM直流电机调速系统实施步骤1.进行电路连线：根据设计图将所选器件和电路进行连线连接，包括控制器、传感器、电机和功率电源。
2.进行参数调整：根据需要进行控制器参数的调整，如比较器的阈值、计数器的初始值等。
3.进行调速测试：连接电源后，通过用户输入信号和传感器反馈信号进行调速测试。
根据测试结果进行参数调整。
4.优化系统性能：根据测试结果优化系统性能，如改进控制器参数、调整电机参数等。
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三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
B6：正常状态检测，正常时高态。
B7：准备就绪状态检测，就绪时高态。
B8：程序停机（再生制动），仅4Q控制器有效。
B9：惯性停机，高态时（C9）控制器正常运行。
C2：热敏电阻/微测温器，不用时与C1短接。
C3：启动（主电源分合闸），高态（C9）合闸。
C5：允许工作，低态时封锁输出，电源不分闸。
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二、直流调速器基础知识
电流环（内环） 速度环（外环）
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Байду номын сангаас
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二、直流调速器基础知识
直流可逆调速系统:（电枢反接可逆线路）
晶闸管开关切断的可逆线路
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问题1：什么是PID调节器？ 问题2：励磁反接可逆线路优缺点？
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三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
主板
驱动板
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电枢主桥
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三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
A1：零负电位，与B1、C1同电位，与接地
A4：斜坡速度给定,电压±10V，对应±100%。
A8：速度给定输出，电压±10V，对应±100%。
A9：主电流反馈输出，电压±10V，对应±200%。
B3：+10V基准电压，额定输出电流10mA。
B4：-10V基准电压，额定输出电流10mA。
B5：电机零速检测，零速时高态（24V输出）。
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问题1：编码器测速板和模拟测速 板如何使用？
问题2：什么是Profibus-DP通讯？ 什么是RS485通讯？
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四、欧陆590C调速器实践应用
直流调速系统实例分析： 1、极速风车 2、大摆锤 3、波浪翻滚 4、海盗船（欧陆590+/590P） 5、矿山车（Ansaldo安萨尔多SPDM-350UGF）
直流调速系统原理及应用
讲师：袁宗辉
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1
目录
一、直流电机原理与调速方式 二、直流调速器基础知识 三、欧陆590C调速器介绍与控制方式 四、欧陆590C调速器实践应用
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2
一、直流电机原理与调速方式
直流电机分类：（按励磁方式）
1、他励电动机
2、并励电动机
3、串励电动机 4、复励电动机
+
Uf If
_
+
M Ia U
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8
二、直流调速器基础知识
PWM调速系统（直流脉宽调速）：交流电源经 不可控整流得到稳恒的直流电压，再利用斩波电路 将直流电压变成宽度可调的高频脉冲电压，加在电 机电枢绕组上，通过改变脉冲的宽度改变电机电枢 电压的平均值，从而实现对电机的调速控制。
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9
二、直流调速器基础知识
双闭环直流调速系统：
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（附图纸）
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24
C8：电流控制方式（C9）与速度控制方式选择。
C9：24V电源，最大输出电流50mA。
D1、D2：励磁外部电源输入。
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三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
D3、D4：励磁输出，D3为负，D4为正。
D5、D6：主电源合闸输出。
D7、D8：辅助电源输入，110V和220V两种，用于 控制电源变压器、接触器控制继电器电 源和冷却风机电源。（隔离变压器）
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6
二、直流调速器基础知识
（直流调速系统是通过改变电动机电枢电压的 大小来实现调速的。）
根据可调电枢电压的方法不同分类： 1、G-M调速系统。 2、V-M调速系统。 3、PWM调速系统。
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7
二、直流调速器基础知识
V-M调速系统:用晶体管触发整流电路实现电枢 电压可调，从而达到改变电机转速的目的。
组成部分： 1、控制操作输入输出部分。 2、控制运算部分。 3、功率及功率控制部分。 4、控制信号输入部分。 5、辅助控制电源。
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15
三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
控制端子：
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三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
常用控制端子默认功能分配：
L1、L2、L3：三相电源输入，380VAC。
A+、A-：电枢输出，最大电压为输入的1.2倍。
*模拟数字输入输出端子作为外部控制的基本控制 端子，每个端子都有过载和过压保护，
与主板控制部分在电位上是隔离的。
*控制电源变压器输出：±15V主板电源，+5V处理 器电源，±10V外模拟端子给定电源，
+24V数字端子控制电源。
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三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
最小系统接线图：
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20
三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
_
Rf 他励 Rst
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3
一、直流电机原理与调速方式
电枢 励磁 换向器 电刷
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4
一、直流电机原理与调速方式
由转速公式：nK U EΦKTK RE aΦ2T
直流电机调速方法有三种： 1、降压调速 2、串电阻调速 3、弱磁调速
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5
问题1：换向器的作用是什么？
问题2：直流电机与交流电机工作 原理、调速方法和使用场合有什 么不同？
电机铭牌参数设置： IA CAL：电枢额定电流设置。 IF CAL：励磁额定电流设置。 VA CAL：电枢电压校准Va（伏）。
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三、欧陆590C调速器介绍与控制方式
可选模块端子：
speed feedback
编码器测速板
serial comms
模拟测速版
Profibus-DbP通讯板 RS485通讯板