电力拖动自动控制系统第5课分解课件.ppt

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1、主要内容1.双闭环调速系统的组成及其静特性2.双闭环调速系统动态数学模型3.调节器的工程设计方法4.双闭环系统调节器的设计√√第三章转速、电流反馈控制的双闭环直流调速系统对于经常正、反转运行的调速系统，缩短起、制动过程的时间是提高生产率的重要因素。在起动（或制动）过渡过程中，希望始终保持电流（电磁转矩）为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速度运行。当到达稳态转速时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。1问题3.1双闭环直流调速系统及其静特性第二章中表明，采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但

2、是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。转速单闭环系统不能随意控制电流和转矩的动态过程。采用电流截止负反馈环节只能限制电流的冲击，并不能很好地控制电流的动态波形。1问题（续1）3.1双闭环直流调速系统及其静特性单闭环实际起动性能带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程如图所示，起动电流达到最大值Idm后，受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。IdLntIdOIdmIdcr图2-1a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统理想起动性能理想起动过程波形如图，这时，起动电流呈方形波，转速按线性增长

3、。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。IdLntIdOIdm图2-1b)理想的快速起动过程希望能实现的控制目标：在起动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈。达到稳态后，只要转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用。???3.1.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成应该在起动过程中只有电流负反馈，没有转速负反馈，在达到稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再让电流负反馈发挥作用。在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以分别调节转速和电流，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上

4、看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。形成了转速、电流反馈控制直流调速系统（简称双闭环系统）。TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG+图2-2转速、电流双闭环直流调速系统结构ASR—转速调节器ACR—电流调节器TG—测速发电机TA—电流互感器UPE—电力电子变换器内环外环1.系统的组成系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环使用限幅电路控制调节器最大输出：转速和电流两个调节器都采用带限幅作用的PI调节器：比例积分调节器的输入只要不为负，输出就一直增大，因此需要限幅电路限制输出。

5、转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。限幅电路起到的作用：当ASR不饱和时，ASR成为主导的调节器，转速负反馈起主要作用。Ks1/CeUcIdEnUd0++-IdRRACR-UiUPE当ASR饱和时，相当于电流单闭环系统,实现“只有电流负反馈，没有转速负反馈”1.系统稳态结构图3.1.2稳态结构图和静特性（1）两个调节器都不饱和两个调节器都不饱和，稳态时它们的输入偏差电压都是零。3.1.2双闭环调速系统的静特性图3-4双闭环直流调速系统的静特性（2）转速调节器饱和、电流调节器不饱

6、和ASR输出达到限幅值时，转速外环呈开环状态，转速的变化对转速环不再产生影响。此时，双闭环系统变成一个电流无静差的单电流闭环调节系统。稳态时：3.1.2双闭环调速系统的静特性最大电流Idm是由设计者选定，取决于电机容许过载能力。AB段是两个调节器都不饱和时的静特性，Id

7、器饱和，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。3.1.3各变量稳态工作点和稳态参数双闭环调速系统在稳态工作中，当两个调节器都不饱和时，各变量之间有下列关系：(2-3)(2-5)(2-4)上述关系表明，在稳态工作点上，转速n是由给定电压U*n决定的；ASR的输出量U*i决定了负载电流IdL的大小；控制电压Uc的大小则同时取决于n和Id，或者说，同时取决于U*n和IdL。反馈系数计算鉴于这一特点，双闭环调速系统的稳态参数计