直流调速系统用的可控直流电源12晶闸管电动机系统课件.ppt

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1、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第一章闭环控制的直流调速系统1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件动态校正——PI调节器的设计为了分析调速系统的稳定性和动态品质，必须首先建立描述系统动态物理规律的数学模型，对于连续的线性定常系统，其数学模型是常微分

2、方程，经过拉氏变换，可用传递函数和动态结构图表示。1.5.1动态数学模型1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计建立系统动态数学模型的基本步骤如下：（1）根据系统中各环节的物理规律，列出描述该环节动态过程的微分方程；（2）求出各环节的传递函数；（3）组成系统的动态结构图并求出系统的传递函数。1.电力电子器件的传递函数构成系统的主要环节是电力电子变换器和直流电动机。不同电力电子变换器的传递函数，它们的表达式是相同的，都是(1-45)只是在不同场合下，参数Ks和Ts的数值不同而已。1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计2.

3、直流电动机的传递函数(1-46)假定主电路电流连续，则动态电压方程为电路方程1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计TL+-Ud0+-ERLneidM图1-33他励直流电动机等效电路如果，忽略粘性磨擦及弹性转矩，电机轴上的动力学方程为(1-47)1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计---包括电机空载转矩在内的负载转矩,N-m；TL---电力拖动系统折算到电机轴上的飞轮惯量，N-m2GD2---电机额定励磁下的转矩系数,N-m/A；—电枢回路电磁时间常数，s；定义下列时间常数1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和

4、设计—电力拖动系统机电时间常数，s。代入式（1-46）和（1-47）,并考虑式（1-48）和（1-49），整理后得(1-50)(1-51)式中为负载电流。微分方程1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计电流与电动势间的传递函数在零初始条件下，取等式两侧的拉氏变换，得电压与电流间的传递函数(1-52)(1-53)传递函数1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计E(s)Ud0+-1/RTls+1Id(s)a.式（1－52）的结构图Id(s)IdL(s)+-E(s)RTmsb.式（1－53）的结构图n(s)c.整个直流电动机的动

5、态的结构图1/CeUd0IdL(s)EId(s)Un++--1/RTls+1RTms1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计施加在电枢上的理想空载电压负载电流思考：如果不需要在结构图中显现出电流，结构图是怎样的？n(s)Ud0(s)+-1/CeTmTls2+Tms+1IdL(s)R(Tls+1)动态结构图的变换和简化a.IdL≠01.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计n(s)1/CeTmTls2+Tms+1Ud0(s)动态结构图的变换和简化（续）b.IdL=01.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计直流闭环调速

6、系统中的其他环节还有比例放大器和测速反馈环节，它们的响应都可以认为是瞬时的，因此它们的传递函数就是它们的放大系数，即测速反馈（1-55）放大器（1-54）3.控制与检测环节的传递函数1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计4.闭环调速系统的动态结构图1/CeTmTls2+Tms+1图1-36反馈控制闭环调速系统的动态结构图n(s)U*n(s)IdL(s)Uct(s)Un(s)+-KsTss+1KP+-R(Tls+1)Ud0(s)1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计将电力电子变换器按一阶惯性环节处理后，带比例放大器的

7、闭环直流调速系统可以看作是一个三阶线性系统。5.调速系统的开环传递函数由图可见，反馈控制闭环直流调速系统的开环传递函数是式中K=KpKs/Ce（1-56）1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计6.调速系统的闭环传递函数设Idl=0，从给定输入作用上看，闭环直流调速系统的闭环传递函数是（1-57）1.5反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计稳定是控制系统能够正常运行的首要条件。稳定性定义定义：?线性系统的稳定性取决于系统的固有特征（结构、参数），与系统的输入信号无关。线性系统稳定的充分必要条件：闭环系统特征方程的所有根都具

8、有负实部.（或者说闭环特征方程的根必须位于S平面的左半平面）1.5.2反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件由式（1-57）可知，反馈控制闭环直流调速系统的特征方程为它的一般表达式为1.5.2反馈控制闭环直流调