2019年 转速电流双闭环直流调速系统和调节器工程设计方法 ppt课件.ppt

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1、转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法电力拖动自动控制系统第2章主要内容1.双闭环调速系统的组成及其静特性2.数学模型和动态性能分析3.调节器的工程设计方法4.双闭环系统调节器的设计*5.转速超调的抑制*6.弱磁控制的直流调速系统一、双闭环调速系统及其静特性转速单闭环系统不能随意控制电流和转矩的动态过程。采用电流截止负反馈环节只能限制电流的冲击，并不能很好地控制电流的动态波形。理想的快速起动过程IdLntIdOIdm带电流截止负反馈的单闭环调速系统IdLntIdOIdmIdcrnn起动过程希望能实现的控制在起动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反

2、馈。达到稳态后，只要转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用。+TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAM+-UdIdUPE-MTG内环外环ni转速、电流双闭环直流调速系统当ASR不饱和时，ASR成为主导的调节器，转速负反馈起主要作用。Ks1/CeUcIdEnUd0++-IdRRACR-UiUPE当ASR饱和时，相当于电流单闭环系统,实现“只有电流负反馈，没有转速负反馈”双闭环直流调速系统的稳态结构框图—转速反馈系数—电流反馈系数Ks1/CeU*nUcIdEnUd0Un++-ASR+U*i-IdRRACR-UiUPE稳态结构框图调节器输出限幅

3、的作用转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。静特性设计时，使ACR不会达到饱和状态。至于ASR，在CA段未饱和，在AB段饱和。n0IdIdmIdNOnABC（1）转速调节器不饱和（U*i

4、后面环节的需要决定的。反馈系数计算转速反馈系数电流反馈系数U*nUc-IdLnUd0Un+---UiWASR(s)WACR(s)KsTss+11/RTls+1RTmsU*iId1/Ce+E二、数学模型和动态性能分析起动过程分析nOOttIdmIdIIIIIIt4t3t2t1按转速调节器ASR不饱和、饱和、退饱和分成三个阶段：I.电流上升阶段II.恒流升速阶段III.转速调节阶段双闭环直流调速系统起动过程的特点（1）饱和非线性控制（2）转速超调（3）准时间最优控制(有限制条件的最短时间控制)动态抗扰性能分析调速系统的动态抗扰性能，主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的

5、性能1/CeU*nnUd0Un+-ASR1/RTls+1RTmsKsTss+1ACRU*iUi--EId1.抗负载扰动±∆IdL2.抗电网电压扰动-IdL±∆Ud1/CeU*nnUd0Un+-ASR1/RTls+1RTmsIdKsTss+1ACRU*iUi--E转速和电流两个调节器的作用转速调节器的作用（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。（2）对负载变化起抗扰作用。（3）输出限幅值决定电机允许的最大电流。2.电流调节器的作用（1）作为内环的调节器，在外环转速的调节

6、过程中，它的作用是使电流紧紧跟随外环调节器的输出量变化。（2）对电网电压波动起及时抗扰作用。（3）在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。（4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。三、调节器的工程设计方法（1）概念清楚、易懂；（2）计算公式简明、好记；（3）不仅给出参数计算的公式，而且指明调整参数的方向；（4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式；（5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。工程设计方法的基本思路设计工作分两步走：1.选择调节器的结构，使系统典型化，以确保系统稳定，同时满足所需

7、的稳态精度。2.再选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。调节器结构的选择系统校正控制对象调节器输入输出典型系统输入输出选择调节器，将控制对象校正成为典型系统。典型I型系统T—系统的惯性时间常数；K—系统的开环增益。选择参数，保证或，使系统足够稳定。典型Ⅱ型系统保证系统足够稳定或控制系统的动态性能指标1.跟随性能指标2.抗扰性能指标调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标则以跟随性能为主。系统典型的阶跃响应曲线±5%（或±2%）0Otrts阶跃响应跟随性能指标tr—上升时间—超调量ts—调节时间突加扰动的动态过程和抗扰性能指标±5%（或±2%