电气自动控制原理与系统第2版 教学课件 作者 陈渝光 主编 第六章.ppt

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1、第六章不可逆直流调速系统第一节单闭环转速有静差调速系统第二节单闭环转速无静差调速系统第三节转速、电流双闭环调速系统第四节双闭环调速系统的动态性能本章小结主要内容第六章不可逆直流调速系统直流调速系统具有良好的起动、制动性能，可以方便地在宽范围内平滑调速，因此，我国工业生产中许多场所仍然使用着直流调速系统。直流调速系统在反馈控制理论及实践应用上比较成熟，所以熟悉直流调速系统对交流调速系统的分析与设计有直接的指导意义。第一节单闭环转速有静差调速系统转速负反馈调速系统单闭环转速负反馈调速系统给定电位器给出控制电压Usn，与反

2、馈电压Ufn相比较后得到偏差电压ΔU，经过放大器产生触发装置的控制电压Uc，用以控制电动机的转速。改变控制电压就改变触发器控制角及整流电压Ud0，相应地就改变电动机的转速，从而达到调速的目的。1．调速系统的静特性分析系统稳态特性的目的，就是要找出减少静态速降、扩大调速范围的途径，改善系统的调速性能。当放大器输入电阻、给定电位器和反馈电压电位器内阻，以及各环节的非线性因素均忽略时，系统中各环节输入、输出的稳态关系如下：单闭环转速负反馈调速系统电压比较环节：放大器:触发器和晶闸管整流装置：电动机系统的开环机械特性：测速发

3、电机：单闭环转速负反馈调速系统式中Kp—放大器的电压放大系数；Ktr—触发器和晶闸管整流装置的电压放大系数；Km—电动机的放大系数，Km=1/(KeΦ)；αn—测速反馈系数；RΣ—电动机电枢回路总电阻。单闭环转速负反馈调速系统根据上述稳态关系，画出转速闭环系统的稳态结构图。由系统稳态结构图导出系统的静特性方程式：式中Kn—闭环系统的开环放大系数，Kn＝KpKtrKmαn；n0c—闭环系统的理想空载转速；Δnc—闭环系统的稳态速降。单闭环转速负反馈调速系统2．开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较闭环控制系统的工作情况

4、与开环系统有着本质的不同。单闭环转速负反馈调速系统闭环系统引入了被调量的闭环控制，转速因负载的改变而稍有变动时，通过负反馈调节作用，能自动地提高整流电压，获得一条新的特性A-B-C-D。此特性实际上是一组开环机械特性上的各相应工作点的集合，表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，称为“静特性”。闭环系统静特性比机械特性硬得多。如果把转速闭环系统的反馈回路断开就变成了开环系统，其机械特性方程式为：式中n0—开环系统的理想空载转速；Δn0—开环系统的转速降落。单闭环转速负反馈调速系统比较静特性和开环特性可知

5、：在相同负载电流变动下，闭环系统引起的转速降落明显减小。两者的转速降落比为：负载相同时，闭环系统稳态速降只为开环系统稳态速降的1/(1+Kn)。增大Kn值，可使系统稳态转速降减小到允许范围内。当要求的静差率一定时，闭环系统的调速范围是开环系统调速范围的(1+Kn)倍。稳态参数计算示例已知：1）电动机额定参数为2.2kW，220V，12.5A，1500r/min，电枢电阻Rd=1.36Ω。2）触发整流装置放大系数Ktr=40，整流装置内阻Rr=3.24Ω。3）平波电抗器电阻Rs=0.4Ω。4）测速发电机的额定参数为22

6、W，110V，0.2A，2000r/min。5）生产机械要求调速范围D=10，静差率s≤5％。解：1）为了满足D=10，s≤5％，额定负载时调速系统闭环稳态速降应为：稳态参数计算示例2）根据Δnc，求出系统的开环放大系数Kn。式中Id=IN，RΣ=Rd+Rs+Rr=(1.36+0.4+3.4)Ω=5Ω3）计算测速环节的放大系数和参数测速反馈系数αn包含测速发电机的电动势常数KT和电阻RP2的分压系数α2稳态参数计算示例RP2的阻值RP2选择考虑测速发电机输出最高电压时，输出电流为额定电流的1/10～1/20，即0.0

7、1A。测速发电机与电动机直接耦合，则电动机在最高转速1500r/min时，反馈电动势KT为：=8.25kΩ，取9kΩ。稳态参数计算示例α2=R2/RP2可以任意改变。增大α2可以增强转速负反馈的强度，但α2增大后，从测速发电机取出的反馈电压增高，势必要求提高给定电源电压Usn。过高的给定电源电压，则会增加稳压电源的容量，这是不合适的。若系统的直流稳压电源为±15V，可取Ufn为8V，则分压系数α2可取：则测速反馈系数αn为：稳态参数计算示例4）计算比例放大器的放大系数和参数按运算放大器参数，输入电阻一般可选为几十千欧

8、，取R0=20kΩ。则R1=KpR0=37×20kΩ=740kΩ电流截止负反馈环节限流保护─电流截止负反馈环节带电流截止负反馈的调速系统通过电压比较环节，使电流负反馈环节在正常负载电流情况下不起作用，调速系统只存在转速负反馈，系统具有较硬的机械特性；在电流超过某个允许值时该环节才起作用，将电枢电流限制在一定的数值范围内。这种具有限流保护又不使运