直流電機維修
非線性直流電機鎖相環控制系統
時間：2013-10-22 20:44:59 來源：西安西瑪電機廠 作者：西瑪電機 點擊：
西安西瑪電機文章：本文論述了具有相頻比較器的低成本鎖相環控制系統,這種相頻比較器能夠使通用直流電機穩速。該系統具有兩個主要的優點,其一它適合于較高的起動轉距及在負載條件下能夠連續運轉。對于給定的電壓值,電機在整個轉速范圍內的穩速性能都比較好。
構成鎖相環路(PLL)的基本器件有:相位比較器(PC)、低通濾波器(LPF)及電壓控制振蕩器(VCO)。
相位比較器用來把基準頻率與VCD的頻率相比較,產生出一列頻率與相角不同的信號。該信號然后通過低通濾波器傳到電壓控制震蕩器,再輸出,使之與基準頻率同步。
10年前,鎖相環路原理已應用于電機穩速控制上。在本例當中,電機與軸角編碼器一起夠成了電壓控制震蕩器。
鎖相環的基本參數是鎖定范圍和捕獲范圍。直流電機鎖相環路控制系統參數如下:
二1一電機電流(A);xZ一軸向角速度(rad/s);二。一濾波電容的電壓值(V);x;一鎖相誤差(rad);二5一鎖相誤差的積分值(rad·S);ul一基準速度(rad/S);ul‘一電機電壓(V);u:一負載轉距(N·m);R一電機內阻(1000);L一電機電感(250mH);!
/一轉動慣量(3.45只20一‘kg·mZ);B一粘性摩擦系數(30x1o一6N·m/rad/s);K一電機常數(0.62V·s/A·rad或0.62N.m/AZ);A一放大器的增益系數;N一編碼器的分辨力(16ppr);K。一比例系數;所謂鎖定范圍就是鎖相環路能夠保持鎖定的頻率范圍;所謂捕獲范圍就是指鎖相環路能夠進入鎖定的頻率范圍。就含有相位比較器的鎖相環路而言,捕獲范圍要比鎖定范圍要小,捕獲范圍與低通濾波器的帶寬成比例。
除電機穩速控制外,在所有的鎖相環路應用當中,其捕獲范圍的變化可以通過改變低通濾波器的參數來實現。而電機穩速卻不是這樣,因為電機就是一個低通濾波器,在不考慮影響系統的其它因素的條件下,電機的參數不會改變。因此,在本例中要注意選擇一個具有獨立的、寬頻帶的捕獲范圍,這可以通過相頻比較器來實現。對于獨立激勵直流電機,鎖相環穩速電路已經得到了發展。多數的這類電路具有以下幾個缺點,這些缺點是由于鎖定范圍比電機轉速范圍小而造成的:
(a)‘不能夠同步于電機轉速范圍內的每一個對應頻率;(b)需要一個探測系統;(c)負載突變時不同步;(d)低速時不穩定。
本文介紹的就是一個由相位比較器控制的廉價電機系統,該系統沒有(a)、(b)、(。)的缺點。至于(d),它要比前一類系統更好些,因為低速時它有一個很有小的定負載。
串勵電機具有很高的起動轉距,但負載增加時,電機的轉速會明顯下降。以下兩個非線性方程描述了這種變化:
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