转速、电流反馈控制的直流调速系统课件.ppt

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1、第3章转速、电流反馈控制的直流调速系统电力拖动自动控制系统—运动控制系统作业思考题3-4,3-7,3-10,习题3-1，3-11内容提要转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性转速、电流反馈控制直流调速系统的动态数学模型转速、电流反馈控制直流调速系统调节器的工程设计方法3.1转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性对于经常正、反转运行的调速系统要求：(1).缩短起、制动过程的时间是提高生产效率的重要因素。在(2).起动（或制动）过渡过程中，希望始终保持电流（电磁转矩）为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速度运行。当到达(3)稳态转速

2、时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。起动电流呈矩形波，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（制动）过程。图3-1时间最优的理想过渡过程3.1.1转速、电流反馈控制直流调速系统的组成应该在起动过程中只有电流负反馈，没有转速负反馈，在达到稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再让电流负反馈发挥作用。在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在

3、里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。形成了转速、电流反馈控制直流调速系统（简称双闭环系统）。图3-2转速、电流反馈控制直流调速系统原理图ASR——转速调节器ACR——电流调节器TG——测速发电机++-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd++-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU*iLMMTGUPE系统原理图电流检测电路电流检测电路TA——电流互感器TA限幅电路二极管钳位的外限幅电路C1R1R0RlimVD1VD23.1.2稳态结构图和静特性一、稳态结构图2.当调节器饱和时，输出达到限幅值，输入量的

4、变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；β—电流反馈系数3。当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。4。对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况，电流调节器不进入饱和状态。二、双闭环调速系统的静特性（1）转速调节器不饱和两个调节器都不饱和，稳态时，它们的输入偏差电压都是零。(3-1)改变Un*即可改变转速n（2）转速调节器饱和ASR输出达到限幅值时，转速外环呈开环状态，转速的变化对转速环不再产生影响。为最大的过载电流，此时ASR为非线性状态，对转速偏差再无调节作用，为过载状态，C

5、点为堵转点AB段是两个调节器都不饱和时的静特性，Id

6、，Uc、Ud均为稳定值，若电网电压波动，如U2↓→Ud↓→Id↓→Ui↓→△Ui↑→Uc↑→Ud↑，从而使Id回升，保持Id=Ui*/β。此扰动调节过程很快，对转速的影响很小，因此抗扰性能很好。3.1.4转速调节器的作用(1)转速跟随作用，（可实现无静差）。（2）抗扰作用（对负载变化起抗扰作用）。（3）限流作用（其输出限幅值决定电动机允许的最大电流）。3.2转速、电流反馈控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析3.2.1转速、电流反馈控制直流调速系统的动态数学模型图3-5双闭环直流调速系统的动态结构图3.2.2转速、电流反馈控制直流调速系统的动态过程

7、分析对调速系统而言，被控制的对象是转速。跟随性能可以用阶跃给定下的动态响应描述。能否实现所期望的恒加速过程，最终以时间最优的形式达到所要求的性能指标，是设置双闭环控制的一个重要的追求目标。1．阶跃给定起动过程分析电流Id从零增长到Idm，然后在一段时间内维持其值等于Idm不变，以后又下降并经调节后到达稳态值IdL。转速波形先是缓慢升速，然后以恒加速上升，产生超调后，到达给定值n*。起动过程分为电流上升、恒流升速和转速调节三个阶段，转速调节器在此三个阶段中经历了不饱和、饱和以及退饱和三种情况。第Ⅰ阶段：电流上升阶段（0~t1）电流从0到达最大允许值。在

8、t=0时，系统突加阶跃给定信号Un*，在ASR和ACR两个PI调节器的作用下，Id很快上升，在Id上升到Id