电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt1-4闭环控制的直流拖动系统.ppt

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1、闭环控制的直流拖动系统电力拖动自动控制系统第1章1本章提要1.1直流调速系统用的可控直流电源1.2晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题1.3直流脉宽调速系统的主要问题1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计1.6比例积分控制规律和无静差调速系统2本节要点1.调速系统的基本稳态指标（调速范围及静差率）定义和相互关系；2.闭环调速系统各组成环节的静态结构推导；3.闭环调速系统静特性方程中开环放大系数K对误差控制的意义;4.反馈控制闭环调速系统的稳态设计中,开环增益K与调速范围D、静差率s的对应关系，误差放大器增益Kp

2、的确定原则。重点、难点:1.闭环调速系统各组成环节的静态结构推导2.闭环调速系统静特性方程中开环放大系数K对误差控制的意义3对于调速系统转速控制的要求有以下三个方面：（1）调速—在一定的最高转速和最低转速范围内，分档地或平滑地调节转速；（2）稳速—以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动；（3）加、减速—频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。1.4.1转速控制的要求和调速指标4(1)调速范围(2)静差率或为了进行定量的分析，可以针对前两项要求定义两个调速指标:这两个指标合称调速系统的稳态性能指

3、标。5调压调速系统在不同转速下的机械特性是互相平行的。对于同样硬度的特性，理想空载转速越低时，静差率越大。调速系统的静差率应以最低速的数值为准。(3)静差率与机械特性硬度的关系6静差率与机械特性硬度的关系（续）例如：在1000r/min时降落10r/min，只占1%；在100r/min时同样降落10r/min，就占10%；如果在只有10r/min时，再降落10r/min，就占100%，这时电动机已经停止转动，转速全部降落完了。因此，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。7(4)调速范围、静差率

4、和额定速降之间的关系nN值一定时，对静差率要求越高，即要求s值越小时，系统能够允许的调速范围也越小。8结论1◆调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。◆调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。◆调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。9例题1-1某直流调速系统电动机额定转速为1430r/min，额定速降nN=115r/min，当要求静差率30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解:要求30%时，调速范围为若要求20%，则调速

5、范围只有若调速范围达到10，则静差率只能是101.4.2开环调速系统和闭环调速系统要求S不能太大，一般S《5%11◆开环调速系统往往不能满足调速范围和静差率的要求。◆反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。因此，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。12例1-2:某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机：Z2-93型、60kw、220V、305A、1000r／min，如果采用V-M系统，已知主回路总电阻R＝0.18Ω，电动机Ce＝0.2V·min/r。如果

6、要求D＝20，s＜5％，则开环调速能否满足？开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为这已大大超过了5％的要求！解：当电流连续时，V-M系统的额定速降为如果要满足生产工艺D＝20，s＜5％的要求，ΔnN应该是多少呢?131.4.3闭环调速系统的组成及其静特性假定；1.各环节的输入输出关系都是线性的2.忽略控制电源和电位器的内阻14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稳态分析15静特性方程从上述五个关系式中消去中间变量，整理后，即得转速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式16闭环系统的稳态结构框图17b）只考虑给定作用时的闭环系统c）只考虑扰

7、动作用时的闭环系统18开环系统机械特性和闭环系统静特性开环机械特性：闭环系统静特性：19（1）闭环系统静特性比开环系统机械特性硬得多（2）闭环系统的静差率比开环系统小得多（按理想空载转速相同进行比较）比较20（3）所要求的静差率一定时，闭环系统可大大提高调速范围（最高转速相同）（4）要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器比较（续）21结论2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，须增设电压放大器以及检测与反馈装置。22例题1-3在例题1-2中，龙门刨床要