转速负反馈单闭环直流调速系统

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1、直流调速系统运动控制系统第2章2.3转速负反馈单闭环直流调速系统2.3.1单闭环调速系统的组成及静特性2.3.2单闭环调速系统的动态分析2.3.3无静差调速系统的积分控制规律2.3.4单闭环调速系统的限流保护2.3.1单闭环调速系统的组成及静特性控制器功率驱动装置生产机械电动机转速给定电网转速反馈转速负反馈单闭环调速系统原理框图1.单闭环调速系统的组成采用转速负反馈的单闭环调速系统+ATG+Utgn∆UnU*nMTGIdUnUdUctGT+++放大器L测速发电机2.转速负反馈单闭环调速系统的静特性（1）

2、忽略各种非线性因素，假定系统中各环节的输入输出关系都是线性的；（2）V-M系统工作在开环机械特性的连续段；（3）忽略控制电源和电位器的等效电阻。为分析闭环调速系统的稳态特性，先作如下的假定：电压比较环节放大器电力电子变换器调速系统开环机械特性测速反馈环节各环节静态关系以上各关系式中—放大器的电压放大系数；—电力电子变换器的电压放大系数；—转速反馈系数，（V·min/r）；—UPE的理想空载输出电压；—电枢回路总电阻。KpKsRUd0采用转速负反馈的单闭环调速系统+ATG+Utgn∆UnU*nMTGId

3、UnUd0UctGT+++LKpKsKpKs1/CeU*nUct∆UnEnUd0Un++IdR_UnKs转速负反馈单闭环调速系统静态结构图_由上述五个关系式可以得到转速负反馈单闭环调速系统静态结构图。U*nKpKs1/CeUc∆UnnUd0Un+-+KpKs1/Ce-IdRnUd0+-Ea）只考虑给定作用时的闭环系统b）只考虑扰动作用时的闭环系统静特性方程式将给定输入和扰动输入下系统的静态方程叠加，推导出整个系统的静特性方程式：式中，为闭环系统的放大倍数。注意：闭环调速系统的静特性表示闭环系统电

4、动机转速与负载电流（或转矩）间的稳态关系，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大不同，故定名为“静特性”，以示区别。比较一下开环系统的机械特性和闭环系统的静特性，就能清楚地看出反馈闭环控制的优越性。如果断开反馈回路，则上述系统的开环机械特性为而闭环时的静特性可写成3.开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系在同样的负载扰动下，两者的转速降落分别为和它们的关系是(1)闭环系统机械特性的硬度大大提高闭环系统和开环系统的静差率分别为和当n0op=n0cl时，(2)n0op=n0cl时，闭环系统静差率小许

5、多如果电动机的最高转速都是nmax；而对最低速静差率的要求相同，那么：开环时，闭环时，再考虑Δnop和Δncl之间的关系，得(3)静差率一定时，闭环系统调速范围大大提高如要维持系统运行速度不变，需要闭环系统的是开环系统的(1+K)倍。同时，前三项优点若要有效，也要有足够大的K，因此必须设置放大器。(4)给定电压相同时，闭环系统空载转速大大降低闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，为此所需付出的代价是，须增设电压放大器（控制器）以及检测与反馈装

6、置。结论3：例2.2对于例2.1所示的开环系统，采用转速负反馈构成单闭环系统，且已知晶闸管整流器与触发装置的电压放大系数Ks=30，=0.015V·min/r，为了满足给定的要求，计算放大器的电压放大系数KP。KpKs1/CeU*nUct∆UnEnUd0Un++IdR_UnKs_解：在例2.1中已经求得Δnop=275r/min，但为了满足D=20，s<5%的调速要求，须Δncl=2.63r/min，由式：可得代入已知参数，则得即只要放大器的放大系数等于或大于46，闭环系统就能满足所需的稳态性能指标

7、。nOIdId1Id2AA’开环机械特性图2.19闭环系统静特性和开环机械特性的关系Ud4Ud3Ud2Ud1KpU*n∆UnUn+_Un1/CeUctEnUd0+IdRKs_BId3Id4CD闭环静特性由此看来，闭环系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降。转速反馈单闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有以下三个基本特征，也就是反馈控制的基本规律，各种不另加其他调节器的基本反馈控制系统都服从于这些规律。4.单闭环调速系统的

8、基本特征闭环系统的稳态速降为只有K=，才能使ncl=0，而这是不可能实现的。因此，这样的调速系统叫做有静差调速系统。实际上，这种系统正是依靠被调量的偏差进行控制的。(1)具有比例放大器的单闭环系统存在静差(2)闭环系统具有较强的抗干扰性能调速系统的扰动源：负载变化的扰动（使Id变化）；交流电源电压波动的扰动（使Ks变化）；电动机励磁的变化的扰动（造成Ce变化）；放大器输出电压漂移的扰动（使Kp变化）；温升引起主电路电阻增大的扰动（使R变