按照校正装置在系统中的连接方式，校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正及复合校正等。
1、串联校正
如图2-4-8，串联较正是将校正装置串联在系统前向通道中来改善系统性能的方法。常见的校正方法有比例-微分（PD）、比例-积分（PI）和比例-积分-微分（PID）等装置。PID控制方法参数较易确定，制作较为简单，在长期的应用中已积累了丰富的经验，是连续控制系统中技术成熟，应用最为广泛的一种。
模拟PID控制的框图如图2-4-9，图中，R（s）为设定值，C（s）为实际输出值，E（s）为偏差，U（s）为控制量。从图可见
（2-4-6）
或： （2-4-7）
上式表明控制规律u（t）是偏差e（t）的比例、积分、微分作用的共同组合，其中u0（t）是当e=0时的控制作用。P作用是对偏差e的及时反应，是系统朝着偏差减少的方向变化；I控制是偏差对e产生积分累计，能使系统消除系统静差；D控制是对e的变化作出反应，按偏差变化的趋势进行控制，使偏差消灭于萌芽状态。图2-4-10是e（t）为单位阶跃信号时，理想PID控制作用u（t）的输出情况。
2、反馈校正
除了串联校正外，反馈校正也是常用的校正形式。反馈校正的基本形式如图2-4-11
在这种校正方式中，校正装置Gc（s）反馈包围了系统的部分环节，形成局部反馈，从而改善了系统的结构、参数和性能，达到校正的目的。与串联校正相比较，它具备更强的抗负载干扰的能力。
反馈校正的设计过程，是一个反复试凑的过程。如确定系统固有部分中哪个部分需要加反馈环节；确定反馈环节的传递函数；判断稳定性，再修改参数等等，直到符合要求。
3、前馈校正
如图2-4-12，前馈校正是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。它的作用通常有两种：一种是对参考输入进行整形和滤波，此时校正装置杰在系统参考输入信号之后、主反馈作用点之前的前向通道上。另一种作用是对扰动信号进行测量、转换后接入系统，形成一条附加的对扰动影响进行补偿的通道。
复合校正是指在系统中同时采用串联（并联）和前馈校正。
在系统设计中，具体采用何种形式的校正方式，取决于系统中信号的性质、技术实现的方便性、可供选用的元件、经济性、抗干扰性、环境使用条件以及设计者的经验等因素。
第五节 变频器
交流电机调速的方法有多种，近年来随着自动控制技术、计算机技术、电力电子技术和微电子技术的发展，交流电机的变频调速得到迅速发展和最广泛的应用。变频调速的研究开发工作取得了令人满意的成果，变频器以其良好的性能应用于电力拖动系统及其工业生产的大部分领域，而且在一些生产机械上是用变频调速已成为这些机械更新换代的一种标志。
变频器是将电网供电的商业用电（220V 50Hz）变为频率和大小可调的交流电以适用于交流电机变频调速用的变流装置。
一、变频调速原理
（一）基本概念
1、直流、交流
直流电的大小恒定，极性不变。常见于干电池、蓄电池及太阳能电池等；交流电的大小与方向周期地变化，变化的快慢用频率来表示（图2-5-1）。交流电常由交流发电机产生。
2、整流、逆变
将交流变为直流的过程称为整流。所用元件主要是二极管，图2-5-2为桥式整流电路，当电源在正半周时，V1、V2管导通，输出电压为正，电源在负半周时，V3、V4管导通。输出电压亦为正值。
将直流电变为交流电的过程称为逆变。所用元件主要是晶闸管，图2-5-3是用晶闸管构成的逆变电路。
（二）变频调速原理
交流异步电动机的转速n为
（2-5-1）
式中n为电机转速（r/min），f为电源频率（Hz），S为转差，P为磁极对数。
由上式可知，改变电源的频率f可以对异步电机的速度进行控制。
（三）变频器的关键器件
电力电子器件是构成变频器的关键器件之一。常见电力电子器件包括晶闸管、晶体管和电力电子集成块等。
1、晶闸管（SCR）
晶闸管是最早出现的可控电力电子器件，它是典型的四层（PNPN）三端（AKG）器件，符号见图2-5-4。晶闸管属于半控型器件，具有可控单向导电性，即当承受阳极（A）正向电压和门极（G）正向电压时，晶闸管导通；阳极电流为零时，晶闸管关断。
2、晶体管
电力电子晶体管与普通晶体管相比较，具有驱动功率小、导通电流能力大、导通压降低等特点。常用的晶体管有双极晶体管（BJT）、场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、静电感应晶体管（SIT）等。晶体管的知识很多书上都有介绍，下面仅简单介绍绝缘栅双极晶体管。
绝缘栅双极晶体管（Isulated Gate Bipolar Transistor）简称IGBT。图2-5-5 a）是它的等效电路图，图2-5-5 b）是它的电路符号图。由图可见，IGBT是以BJT为主导元件、MOS为驱动元件的达林顿结构器件。从结构上来看，它相当于一个由MOS驱动的复合型BJT。它结合了大功率晶体管（BJT）和功率场效应管（MOSFET）二者的特点，既具备有MOS器件的工作速度快、驱动功率小的特点，又具备了大功率晶体管的电流能力大、导通压降低的优点，是一种极有价值的新型器件。
在新出品的通用变频器中，IGBT已完全取代了BJT。
3、智能电力电子模块（IPM）
IPM（Intelligent Power Module）智能电力电子模块式电子集成电路PIC的一种。它是纵向电力半导体器件与控制电路、保护电路以及传感器电路等多功能的集成。由于高度集成化是模块结构十分紧凑，避免了由于分布参数、保护延时等带来的一系列技术难题，使变频器的使用进一步提高。
IPM的智能化表现为实现控制、保护、借口三大功能，构成混合式电力集成电路。
二、变频器的分类
1、按变换频率的方法分：
（1）交—直—交变频器
如图2-5-6 （a）所示，交—直—交变频器是先将工频交流电经整流装置变为直流电，再经过逆变器将直流电变为可控频率的交流电的变频装置。
（2）交—交变频器
如图2-5-6 （b）所示，交—交变频器直接将电网的交流电经中间变换装置变为电压和频率都可以调节的交流电的变换装置。
2、按主电路工作方式分
（1）电压型变频器
整流电源输出脉动直流电压，若采用大电容滤波，在理想情况下的输出可看成是一个内阻为零的电压源，这种变频器称为电压型变频器。
（2）电流型变频器
整流电源输出脉动直流电压，若采用大电感滤波，在理想情况下可看成是一个内阻为无穷大的电流源，这种变频器称为电流型变频器。
3、按调压方法的不同分
（1）PAM（脉冲振幅调制）方式
PAM（脉冲振幅调制）方式是一种在整流部分对输出电压（电流）的幅值控制进行，而在逆变电路部分对输出频率进行控制的控制方式。
（2）PWM（脉冲宽度调制）方式
PWM（脉冲宽度调制）方式是一种在逆变电路部分同时对输出电压（电流）的幅值和频率进行控制的控制方式。为实现电机的平滑调速，通过改变PWM输出的脉冲宽度使输出电压的平均值接近正弦波，这种方式称为SPWM。
4、按工作原理分
（1）U/f控制变频器
U/f控制又称VVVF控制，是一种较简单的控制方式。它的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过使V/f（电压与频率的比）的值保持一定而得到所需的转矩特性。这种方式控制电路的成本低，多用于精度不高的通用变频器。
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页
