无静差直流调速系统及其稳态参数计算.ppt

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1、2.3.5无静差直流调速系统及其稳态参数计算#系统组成工作原理稳态结构与静特性参数计算1.系统组成图1-48无静差直流调速系统++-+-MTG+-RP2nRP1U*nR0R0RbalUcVTVSUiTALIdR1C1UnUd-+MTG2.工作原理图1-45是一个无静差直流调速系统的实例，采用比例积分调节器以实现无静差，采用电流截止负反馈来限制动态过程的冲击电流。TA为检测电流的交流互感器，经整流后得到电流反馈信号。当电流超过截止电流时，高于稳压管VST的击穿电压，使晶体三极管VBT导通，则PI调节器的

2、输出电压接近于零，电力电子变换器UPE的输出电压急剧下降，达到限制电流的目的。3.稳态结构与静特性当电动机电流低于其截止值时，上述系统的稳态结构图示于下图，其中代表PI调节器的方框中无法用放大系数表示，一般画出它的输出特性，以表明是比例积分作用。图1-49无静差直流调速系统稳态结构图（IdIdcr时，电流截止负反馈起作用，静

3、特性急剧下垂，基本上是一条垂直线。整个静特性近似呈矩形。OIdIdcrn1n2nmaxn图1-50带电流截止的无静差直流调速系统的静特性严格地说，“无静差”只是理论上的，实际系统在稳态时，PI调节器积分电容两端电压不变，相当于运算放大器的反馈回路开路，其放大系数等于运算放大器本身的开环放大系数，数值最大，但并不是无穷大。因此其输入端仍存在，而不是零。这就是说，实际上仍有很小的静差，只是在一般精度要求下可以忽略不计而已。4.稳态参数计算无静差调速系统的稳态参数计算很简单，在理想情况下，稳态时Un=0，

4、因而Un=Un*，可以按式（1-67）直接计算转速反馈系数—电动机调压时的最高转速；—相应的最高给定电压。nmaxU*nmax电流截止环节的参数很容易根据其电路和截止电流值Idcr计算出。PI调节器的参数Kpi和τ可按动态校正的要求计算。++-UinR0RbalR1C1R’1AUex5.准PI调节器在实际系统中，为了避免运算放大器长期工作时的零点漂移，常常在R1C1两端再并接一个电阻R’1，其值为若干M，以便把放大系数压低一些。这样就成为一个近似的PI调节器，或称“准PI调节器”（见图1-51），系

5、统也只是一个近似的无静差调速系统。图1-51准比例积分调节器如果采用准PI调节器，其稳态放大系数为由K'p可以计算实际的静差率。2.3.6系统设计举例与参数计算（一）稳态参数计算是自动控制系统设计的第一步，它决定了控制系统的基本构成环节，有了基本环节组成系统之后，再通过动态参数设计，就可使系统臻于完善。近代自动控制系统的控制器主要是模拟电子控制和数字电子控制，由于数字控制的明显优点，在实际应用中数字控制系统已占主要地位，但从物理概念和设计方法上看，模拟控制仍是基础。系统稳态参数计算例题1-4：用线性集

6、成电路运算放大器作为电压放大器的转速负反馈闭环直流调速系统如下图所示，主电路是晶闸管可控整流器供电的V-M系统。-++MDTGRPRoRoR1UdRp2例2-6已知数据如下：电动机：额定数据为10kW，220V，55A，1000r/min，电枢电阻Ra=0.5Ω；晶闸管触发整流装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器Y/Y联结，二次线电压U2l=230V，电压放大系数Ks=44；V-M系统电枢回路总电阻：R=1.0Ω；测速发电机：永磁式，额定数据为23.1W，110V，0.21A，1900r/min；直

7、流稳压电源：±15V。若生产机械要求调速范围D=10，静差率5%，试计算调速系统的稳态参数（暂不考虑电动机的起动问题）。解（1）为满足调速系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降应为=5.26r/min（2）求闭环系统应有的开环放大系数先计算电动机的电动势系数：V·min/r=0.1925V·min/r则开环系统额定速降为r/min=285.7r/min闭环系统的开环放大系数应为（3）计算转速反馈环节的反馈系数和参数转速反馈系数包含测速发电机的电动势系数Cetg和其输出电位器的分压系数2，即=

8、2Cetg根据测速发电机的额定数据，=0.0579V·min/r先试取2=0.2，再检验是否合适。现假定测速发电机与主电动机直接联接，则在电动机最高转速1000r/min时，转速反馈电压为V=11.58V稳态时ΔUn很小，U*n只要略大于Un即可，现有直流稳压电源为±15V，完全能够满足给定电压的需要。因此，取=0.2是正确的。于是，转速反馈系数的计算结果是V·min/r=0.01158V·min/r电位器的选择方法如下：为了使测速发电机的电枢压降对转