多环控制的直流调速系统

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1、电力拖动自动控制系统第2章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法双闭环调速系统的结构稳态参数启动性能分析调节器工程设计设计案例第二章多环控制的直流调速系统一、理想的全给定起动过程id，nIdL0tid，nIdL0tt1t2带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动电流达到最大值Idm后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形，电机的电磁转矩也随之减小，加速起动过程较长。系统突加最大给定不理想的起动过程理想的起动过程理想起动过程波形如图所示，起动电流呈方形波，转速按线性增长。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。2-1基于

2、转速、电流的双闭环直流调速系统为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。起动过程，只有电流负反馈，没有转速负反馈；稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。希望能实现控制：怎样才能做到这种既存在转速和电流两种负反馈，又使它们只能分别在不同的阶段里起作用呢？双闭环调速系统的构成二、转速、电流双闭环调速系统的构成3-1基于转速、电流的双闭环直流调速系统速度环电流环ASRACRMU*nU*iUctUi+Ud_L+_UnTG~-+ASR—转速

3、调节器ACR—电流调节器TG—测速发电机TA—电流互感器结构特点1.结构特点3-1基于转速、电流的双闭环直流调速系统双独立无差调节器串联调节ASR转速调节ACR电流调节器其中，系统给定为ASR的输入，ASR的输出为ACR的给定双线性反馈回路（系统电路示意图）图2-3双闭环直流调速系统电路原理图++-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd++-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU*iLMMTGUPE2。系统电路结构电流调节器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转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压

4、的最大值；1.系统稳态结构图三稳态结构图和静特性U*nU*iUctUdoEUi+_UnKsIdIdRnASRACRR2.带限幅作用PI调节器稳态特性+--饱和——调节器输出达到限幅值.不管输入偏差电压如何变化，输出恒为限幅值，相当于使该调节环开环。此时必须有反向偏差电压出现才能使其退出饱和不饱和——输出未达到限幅值当调节器不饱和时，PI作用使输入偏差电压在稳态时总是零。注意:此时PI调节器的输出量与输入无关，而是由它后面环节的需要决定的。（U*i

5、BCASR不饱和,ACR不饱和-静特性的运行(平直）段，它是水平的特性。n=n0ASR饱和,ACR不饱和-静特性的垂直特性3.系统静特性（1）转速调节器ASR不饱和,ACR不饱和4.两个调节器的作用双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到Idm后，转速调节器饱和，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。四.各变量的稳态工作点和稳态参数计算双闭环调速系统在稳态工作中，两个调节器都不饱和时上述关系表明，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是由负载电流IdL决定

6、的；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。原因:对PI调节器,不饱和时,稳态时无静差.由于积分作用存在,调节器的输出可以保持在任何需要的值上,具体的值由后面的环节决定.反馈系数计算转速反馈系数电流反馈系数两个给定电压的最大值U*nm和U*im由设计者选定，设计原则如下：U*nm受运算放大器允许输入电压和稳压电源的限制；U*im为ASR的输出限幅值。—思考题—1.双闭环调速系统中,给定信号U*n未变,增加转速反馈系数,系统进入稳态后,转速反馈电压Un是增加,减小还是不变?转速增大还是减小?2.双闭环调速系统静特性的平直段与下垂段,ASR和ACR分别工作

7、在线形还是限幅状态?3。采用PI调节器的不可逆双闭环调速系统中，当稳态运行（且U*n0）时可能出现:AUi0Uct0BUi=0Uct0CUi0Uct=0DUi=0Uct=04。采用PI调节器的不可逆双闭环调速系统中，当稳态运行（且n0）时可能出现:AUn0Uct0BUn=0Uct0CUn0U*i=0DUn=0U*i=01/CeU*nnUd0Un+-ASR1/RTls+1RTmsKsTss+1AC