运控系统7 第2章第4讲及作业课件.ppt

《运控系统7 第2章第4讲及作业课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、运动控制系统第2章闭环控制的直流调速系统第4讲2.2转速、电流双闭环直流调速系统P5412.2转速、电流双闭环直流调速系统P542.2.1双闭环系统的控制规律:P54序前面讨论的转速单闭环直流调速系统中：1.应用转速PI调节器：可实现转速的无静差控制,得到较好的静特性。但不能控制电机电流(或电磁转矩)的动态过程。2.应用电流截止环节：可限制电流冲击避免电机过流和对电网的影响。只是限制电流的冲击，也不能很好地控制电机电流的动态过程。速度单闭环系统中的被调节量是转速，检测的误差是速度变化，消除的扰动是对转速有影响的因素，电流截止功能仅在过流期间[Idcr≥(1.1～1.2)IN]发挥作用。为了

2、能对电机电流(或转矩)的动态过程进行控制，特别是在电机的启动、制动、负载和给定阶跃变化过程中如何减短过渡过程时间，提高动态指标，就是本节的双闭环控制技术。根据反馈控制原理，以某物理量作为负反馈控制，就能实现对该物理量的无差控制。为实现电机电流的控制，使在启动、制动过程中电机电流可在最大允许的恒流状态下工作，在速度单闭环系统的PI环节后串联增设一个电流调节反馈环节，即在速度反馈外环内建立一个电流反馈内环，使调速系统成为速度、电流双闭环控制系统。22.2.1双闭环系统的控制规律:P54双闭环系统结构框图:在单闭环的结构上增加了个闭环电流反馈(内环)32.2.1双闭环系统的控制规律:P55转速、

3、电流双闭环直流调速系统的控制规律双闭环系统对电机转速、电流进行控制，在启动、制动过程中使电机工作在最大允许的恒流状态(对恒励磁它励电机就是最大恒定电磁转矩状态)，缩短了启、制动时间，提高了系统动态响应速度。右上图以频繁正反转运行的调速系统为例，绘出了时间最优的理想工作曲线。控制规律：在启动、制动过程中电机以最大电磁转矩运行，在系统允许条件下最快地改变转速(恒加速)，转速一旦达到给定值，电磁转矩立即下降到与负载转矩平衡，进入稳态无静差运行状态。右下图是带电流截止负反馈的单闭环系统的启动过程。由于只有当电机电流超过限流值电流反馈环节才起作用，低于限流值等效为速度单闭环系统，无法使电机按最大恒流

4、电流方式运行。42.2.1双闭环系统的控制规律:P55转速、电流双闭环直流调速系统控制规律分析“转速PI”的输出量是转速偏差ΔUn曲线的“历史面积积累量”，这个量作为“电流PI”的给定值与电流反馈量比较得到电流偏差ΔUi。“电流PI”的输出量是电流偏差ΔUi曲线的“历史面积积累量”，这个量作为电力电子装置的控制量。稳态期间两个偏差ΔUi和ΔUi都均为零，两个环节维持积累量恒定输出使电力电子装置以恒压输出，驱动电机无静差地恒速转动。电机稳定运行期间若因某个扰动使转速发生变化→转速偏差ΔUn不为零→电流偏差ΔUi不为零→调整电力电子装置的输出电压→使转速得到调整。这个过程中转速偏差起主导作用，

5、电流偏差ΔUi跟随转速偏差ΔUn变化而变化，且两个环节中的比例放大系数加速了调节。52.2.1双闭环系统的控制规律:P55转速、电流双闭环直流调速系统控制规律分析(续)但在电机的启动、制动或负载、给定阶跃变化时，转速偏差Δun值很大，要求电机以最大转矩实现转速的快速调整，但又不能超过电机额定允许电流，即希望此期间内电机以最大允许的电流值恒流运行，期间“电流PI”就发挥主导作用，“转速PI”持续输出最大值失去调节作用，系统实际成为仅有电流反馈的闭环系统。结论：1.启动、制动动态期间，“转速PI”输出最大控制电压使电流PI能输出最大控制电压，实现电机以允许的最大电流(最大转矩)运行快速改变转速

6、。2.“转速PI”和“电流PI”输出的最大电压值必须有个限制，保证电力电子装置和电机受限于允许的工作电压电流，实现限制的措施是给两个PI调节器加配输出双向限幅电路。62.2.1双闭环系统的控制规律:P55补充内容：PI调节器输出的双向限幅电路和特性限幅电路的特性：Uc的最高±电压值＝钳位电压(PI输出多余部分降在Rlim上)当PI的输出电压＜钳位电压时，限幅电路不起作用“转速PI调节器”的输出限幅电压决定电流给定电压的最大值。“电流PI调节器”的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。72.2.2稳态结构与稳态参数计算P561.稳态结构图和静态特性P56由各环节的传递函数得环节的静

7、特性方程：静态量的s(微分)=082.2.2稳态结构框与稳态参数计算P56转速单闭环与转速、电流双闭环调速系统控制比较单闭环系统中：由“转速PI”的输出控制电力电子装置的输出电压Ud0双闭环系统中：由“电流PI”的输出控制电力电子装置的输出电压Ud0“PI调节器饱和”指PI调节器输出电压达到限幅值的状态。正常状态下,“电流PI”不会饱和(电流PI的双向限幅可以看作系统保护的冗余措施)，因此对于系统的静特性来说只有“转速P