电力传动与自动控制系统

电力传动与自动控制系统第1页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.3单环控制调速系统的动态数学模型一、各环节传递函数1.额度励磁下的直流电动机第2页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.3单环控制调速系统的动态数学模型一、各环节传递函数1.额度励磁下的直流电动机第3页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.3单环控制调速系统的动态数学模型一、各环节传递函数1.额度励磁下的直流电动机第4页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.3单环控制调速系统的动态数学模型一、各环节传递函数2.晶闸管装置的传递函数晶闸管导通后由反压关断，产生失控时间，或者称死区有两种描述第5页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.3单环控制调速系统的动态数学模型一、各环节传递函数2.晶闸管装置的传递函数第6页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.3单环控制调速系统的动态数学模型一、各环节传递函数3.比例放大器和测速发电机二、系统动态结构图第7页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.3单环控制调速系统的动态数学模型二、系统动态结构图动态数学模型与静态模型的比较第8页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.4单环无静差调速系统闭环系统静特性为比例(Kp)调节为有静差调速系统第9页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.4单环无静差调速系统一、积分与比例积分调节器积分调节器第10页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.4单环无静差调速系统一、积分与比例积分调节器比例积分调节器第11页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.4单环无静差调速系统一、积分与比例积分调节器积分调节器比例积分调节器当且仅当否则Usr=0但是Usc<>0,Usc的值决定于Usr的变化过程，具有记忆功能第12页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.4单环无静差调速系统一、带PI调节器的单环调速系统当且仅当ΔU=0，PI调节器输出不变（稳态），导致Ud不变，转速n不变（稳态/静态）→无静差闭环系统采用采用积分(I,PI，PID)调节，成为无静差调速系统第13页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.4单环无静差调速系统一、带PI调节器的单环调速系统第14页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.5电枢区串级控制的调速系统单环调速系统能够满足静态性能s、D，PI调节器实现无静差动态性能如何？如何提高动态性能？(最佳过渡过程、最小时间控制)希望Te越大越好，但是它受到的限制第15页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.5电枢区串级控制的调速系统为了实现转速控制，采用速度反馈。电枢绕组—电流、转速双闭环系统电流需要控制，需要实现电流反馈起动时，应使Ia=Iamax，即Te=Temax稳态时，会使Ia=IL，即Te=TL第16页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.5电枢区串级控制的调速系统电流转速双闭环系统转速n闭环实现对转速的调节(控制)，速度调节器为ASR电枢电流Ia闭环实现对电流的调节(控制)，速度调节器为ACR转速环在外、电流环在内，ASR、ACR为串联结构，被称为串级控制第17页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.5电枢区串级控制的调速系统一、转速电流双闭环调速系统原理转速调节电流调节第18页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.5电枢区串级控制的调速系统一、转速电流双闭环调速系统原理若ACR为PI调节器，实现电流无静差若ASR为PI调节器，实现转速无静差为使电机运行中，应使，将ASR设计为限幅调节器。第19页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.5电枢区串级控制的调速系统一、转速电流双闭环调速系统原理ASR为PI调节器，实现转速无静差ACR为PI调节器，实现电流无静差ASR为限幅调节器：当则当则当时，第20页，课件共33页，创作于2023年2月第5章晶闸管自动调速系统

5.5电枢区串级控制的调速系统二、双闭环调速系统动态数学模型晶闸管整流器电压平衡方程式运动方程式第21页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统三、双闭环系统的启动过程（三个阶段）(1)ASR、ACR都是PI调节器，稳态时有(2)ASR是限幅PI调节器准最佳过渡过程－－最小时间控制第22页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统三、双闭环系统的启动过程（三个阶段）阶段I：电流上升阶段从有转速给定开始，到Ia=Imax为止第23页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统三、双闭环系统的启动过程（三个阶段）阶段II：恒流升速阶段从Ia=Imax开始，转速等于给定值为止第24页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统三、双闭环系统的启动过程（三个阶段）阶段III：转速调节阶段从转速首次到给定值开始，到转速稳定为止第25页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统三、双闭环系统的启动过程（三个阶段）启动过程的特点启动基本上实现了最佳过渡过程，在最大电流(最大转矩)下升速启动中由于ASR为限幅调节器，存在由于ASR退饱和而产生的超调，与系统参数无关稳态时系统各点数值第26页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统四、三闭环调速系统在电流、转速双闭环的基础上，根据系统的特殊性能要求，增加其他的反馈量，实现闭环控制，例如：对于位置控制系统，在外环增加位置反馈；对于需要加加速度限制的系统，再加入加加速度的反馈；对于需要电流变化率限制的系统，再加入电流变化率的反馈；对于需要电压限制的系统，再加入电压的反馈；等等第27页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统四、三闭环调速系统1.带电流变化率内环的三环调速系统限制电流变化率：电机换向情况恶化、机械冲击严重等三个调节器：ASR：转速调节器，限幅，对电流限幅。ACR：电流调节器限幅，对电流变化率限幅ADR：电流变化率调节器。第28页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统四、三闭环调速系统1.带电流变化率内环的三环调速系统ADR：积分(I)调节器反馈环节：比例+微分第29页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统四、三闭环调速系统1.带电流变化率内环的三环调速系统第30页，课件共33页，创作于2023年2月5.5电枢区串级控制的调速系统四、三闭环调速系统1.带电流变化率内环的三环调速系统电流变化率内环等