双闭环直流调速系统PPT学习教案

1、会计学1双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统双闭环调速控制系统双闭环调速控制系统 第1页/共27页第2页/共27页考虑转速单闭环调速系统的局限性： 仅考虑了静态性能，没考虑启动过程（动态性能仅考虑了静态性能，没考虑启动过程（动态性能）*知知识识回回顾顾*转速闭环转速闭环（P）开环开环加电流截加电流截至负反馈至负反馈转速无静差转速无静差系统（系统（PI）特性特性太软太软堵转电堵转电流过大流过大系统系统有静有静差差启动波形)1 ()()1 ()(edsspecom*nspKCIRKKRKCUUKKn第3页/共27页启动波形启动品质有谁决定？电机轴上的动力学方程：电机轴上的动力学方程：dtdnGDT

2、TLe3752dtdnCGDIImdLd3752如何获得最佳启动波形？充分利用电机过载能力：充分利用电机过载能力：Id=Idm 总结：总结：控制转速控制转速的本质是控制转矩，的本质是控制转矩，对于直流电机，就对于直流电机，就是控制电枢电流。是控制电枢电流。要实现电机的快速要实现电机的快速起动，必须在启动起动，必须在启动过程中保持电枢电过程中保持电枢电流最大。单环系统流最大。单环系统中转速、电流共用中转速、电流共用一个调节器，无法一个调节器，无法保证保证Id=IdmId=Idm。 第4页/共27页n 转速、电流双闭环的优势：转速、电流双闭环的优势： 将电流、转速调节器分开，分别用两个调节器；将电

3、流、转速调节器分开，分别用两个调节器； 转速环为外环，转速环的输出作为电流环的给定转速环为外环，转速环的输出作为电流环的给定。第5页/共27页第6页/共27页ASRASR的输出电压的输出电压UiUi* *是是ACRACR的电流给定信号，其限的电流给定信号，其限幅值幅值UimUim为最大电流给定值，为最大电流给定值，ASRASR的限幅值完全取的限幅值完全取决于电动机所允许的过载能力和系统对最大加速决于电动机所允许的过载能力和系统对最大加速度的需要。度的需要。ACRACR的输出电压限幅值的输出电压限幅值UcmUcm，表示对最小角的限，表示对最小角的限制，也表示对晶闸管整流输出电压的限制。制，也表示

4、对晶闸管整流输出电压的限制。调节器输出限幅第7页/共27页n当调节器ASR不饱和时，ASR、ACR均不饱和，其输入偏差电压均为零。转速不变转速不变， 。满足：dmdII0nn dmimdIUI*问题：如果问题：如果nn0，ASR 如何变化？如何变化？0*nnUUnndiiIUU*0*nUnn对于静特性来说，有两种情况 (稳态时)n当调节器ASR饱和时，ASR输出达到限幅值，转速外环呈开环状态，电流不变电流不变， ， 。第8页/共27页ASR不饱和(CA段 )ASR饱和(AB段)0*nnUUnndiiIUU*0*nUnndmimdIUI*启动方向第9页/共27页第10页/共27页 稳态时 ：两个

5、调节器均不饱和（输入偏差为零，偏差的积分使调节器 有恒定的电压输出，输出没有达到饱和值） dLi*i0n*n,IUUnnUU0*nnUndm*imdIUImax*nmnUdm*imIU反馈系数： 第11页/共27页 P调节器的输出量总是正比于其输入量，而PI调节器未饱和时，其输出量的稳态值是输入的积分，最终使PI调节器输入为零，才停止积分。 diIU*ACR的输出： sdL*nesdesd0c/KRIUCKRInCKUUASR的输出： 双环系统PI调节器的特点：第12页/共27页双闭环调速系统中已知数据为：电动机：UN=220v，IN=20A，nN=1000r/min，电枢回路总电阻R=1。设

6、Unm*=Uim*=Ucm=10V，电枢回路最大电流Idm=40A，Ks=40，ASR与ACR均采用PI调节器。试求：（1）电流反馈系数和转速反馈系数。（2）当电动机在最高转速发生堵转时的Ud，Ui*，Ui和Uc值。双闭环调速系统中，转速调节器和电流调节器的输出限幅值分别应按什么要求整定？第13页/共27页讨论：分析限幅输出的PI调节器的动态响应？s1sK11piASR、ACR：2.2 双闭环直流调速系统的动态数学模型和 动态性能分析 第14页/共27页采用一个PI调节器的调速系统动态结构图: 对调速系统而言，Uin为恒值。PI调节器输出Uc，由比例部分Ucp和积分部分Uci组成，即UdtUK

7、Upipic1K 第15页/共27页第16页/共27页第17页/共27页由静止状态开始启动时，转速和电流由静止状态开始启动时，转速和电流随时间变化的波形随时间变化的波形对比：理想的起动过程，带电流截止负反馈的单闭环无静差调速系统起动过程和双闭环调速系统起动过程-启动过程分析第18页/共27页由静止状态开始启动时，转速和电流由静止状态开始启动时，转速和电流随时间变化的波形随时间变化的波形第19页/共27页由静止状态开始启动时，转速和电流由静止状态开始启动时，转速和电流随时间变化的波形随时间变化的波形第II阶段是恒流升速阶段，电机在最大电流Uin*下的电流调节系统，基本上保持电流恒定，加速度恒定，

8、转速呈线性增长。电机的反电动势E也按线性增长，对电流调节系统来说，E是一个线性渐增的扰动量，为了克服它的扰动，Udo和Uc也必须基本上按线性增长，才能保持恒定。ACR采用PI调节器，Id应略低于Idm。ASR饱和，转速环相当于开环。ACR不能饱和，保证电流环的恒流调节作用。恒流调节过程一直伴随着对反电势扰动的调节过程。第II阶段（t1-t2）第20页/共27页由静止状态开始启动时，转速和电流由静止状态开始启动时，转速和电流随时间变化的波形随时间变化的波形第21页/共27页第22页/共27页第23页/共27页第24页/共27页（1）动态降落动态降落Cmax 系统稳定运行时，由阶跃扰动所引起的输出量最大降落值Cmax。用输出量原稳态值C的百分数来表示。调速系统突加额定负载扰动时的动态转速降落称为动态速降nmax（2）恢复时间恢复时间tf 定义：从阶跃扰动作用开始，到输出量基本恢复稳态，且与新的稳态值C之差