双闭环直流调速系统的研究

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1、双闭环直流调速系统的研究摘要：随着社会的发展与进步，重视双闭环直流调速系统的研究对于现实生活中具有重要的意义。木文主要介绍双闭环直流调速系统的研究的有关内容。关键词双闭环；直流；调速；系统；原理；结构；仿真；屮图分类号：U262.27文献标识码：A文章编号：引言目前，需要高性能可控调速系统的领域多数都釆用直流调速系统。转速、电流双闭环调速系统（简称双闭环调速系统）是由单闭环调速系统发展而来的。单闭环调速系统可以实现转速调节无静差，但单闭环调速系统屮用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器动态参数的调整，而用两个调节器分别

2、调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统，则可以获得近似理想的过渡过程。一、双闭环直流调速系统原理双闭环直流调速系统具有良好的稳态和动态性能，它已经成为应用非常广泛的一种调速系统。在转速、电流双闭环调速系统中，既耍控制转速，实现转速无静差调节，又要控制电流使系统在充分利用电动机过载能力的条件下获得最住过渡过程，其关键是处理好转速控制与电流控制之间的关系，就是将二者分开，用转速调节器ASR调节转速，用电流调节器ACR调节电流。ASR与ACR之间实现串级联接，即以ASR的输出电压Ui作为电流调节器的电流给定信号，再用ACR的输出电压Uc作

3、为晶闸管触发电路的移相控制电压。从闭环反馈的结构看，转速环在外面为外环，电流坏在里面为内坏。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都釆用具有输入、输出限幅电路PI调节器，且转速与电流都釆用负反馈闭环。双闭环调速系统中转速调节器的作用为：(1)实现转速调节无静差，使转速n跟随给定电压变化；(2)対负载变化起抗扰作用；(3)能对电流坏进行饱和非线性控制，且其输出限幅值决定允许的最大电流。电流调节器的作用为：(1)对电网电压波动起及时抗扰作用；(2)起动时保证获得允许的最大电流，实现最佳起动过程；(3)在转速调节过程中，能使电流跟

4、随其给定电压变化；(4)静态时依靠ACR的恒流调节作用可获得理想的下垂特性；(5)当电动机过载甚至堵转时，可限制最大电枢电流，起到快速的安全保护作用，一旦故障消失，系统能自动恢复正常。二、系统动态结构分析(1)动态启动过程分析。双闭环直流调速系统突加给定电压Un*由静止状态启动时，转速和电流的动态启动过程如图1所示。由于在起动过程中，转速调节器ASR经丿力了不饱和、饱和、退饱和三种情况，整个动态过程就分成图屮标明的I、II、III三个阶段。第I阶段是电流上升阶段。第II阶段是恒流升速阶段。第111阶段是转速调节阶段。图1双闭环直流调速系统

5、起动过程的转速和电流波形用工程设计的方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器,应按照设计多环控制系统“先内环后外环”的一般原则。从内环开始，逐步向外扩展。在双闭环系统中，应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统的一个坏节，再设计转速调节器。双闭坏调速系统系统的实际动态结构框图如图2所示，图中增加了滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。山测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用Ton表示。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入时间常数为Ton的给定滤波环节。

6、图2双闭环调速系统的动态结构框图（2）系统保护措施。在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护、过电流保护＞du/dt保护和di/dt保护也是必要的。当直流电动机的额定电压为400V（或440V）时，主电路交流进线可采用进线电抗器或整流变压器两种方式。当直流电动机额定电压为220V时，主电路进线只有采用整流变压器方式。由于设计的双闭环直流调速系统的额定电压是220V,所以过电压保护选择压敏电阻过电压抑制器RV和阀件换相过电压抑制RC3；过电流保护选择快速熔断器。（3）相控电路的驱动控制。为保证

7、相控电路的正常工作，很重要的一点是，应保证按触发角□的大小在正确的时刻，向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。三相全控桥整流电路的集成触发器电路只需用3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即构成完整的三相全控桥触发电路。英中，KJ041内部实际是由12个二极管构成6个部门，其作用是将6路单脉冲输入转换为6路双脉冲输出。三相桥整流器大量用于直流电动机调速系统，且通常要求可实现再生制动，使Ud二0的触发角Q二90。。当a<90°时为整流工作；a>90°时为逆变工作。将Q二90°确定为锯齿波的

8、中点，锯齿波向前后各冇90°的移相范围。于是a=90°与同步电压300°对应，也就是a二0°与同步电压的210。对应。由图4可知，a=0°对应于阳极电压ua的30。。位置，则其同步信号的180