机电传动控制电子章

第1节直流调速控制系统的基本概念第2节速度负反馈单闭环直流电动机调速系统第3节无静差调速控制系统第4节直流电动机转速电流双闭环调速系统第10章直流电动机调速控制第1节直流调速控制系统的基本概念1.直流电动机工作原理2.直流电动机的机械特性方程他励直流电动机电路示意图机械特性方程(M—n关系)电路平衡方程式直流调速控制系统的基本概念3.调速方式a）负载类型*恒功率负载

——调速过程中，输出功率不变。但此时转矩变化（P=常量、M随速度上升而下降）*恒转矩负载

——调速过程中，输出转矩不变。但此时功率变化（M=常量、P随速度上升而增加）b）调速方式*调压调速（恒转矩调速）*调磁调速（恒功率调速）直流调速控制系统的基本概念3.调速方式*调压调速（恒转矩调速）*调磁调速（恒功率调速）直流调速控制系统的基本概念4.调速装置晶闸管整流装置设备直流电动机*静止可控整流器（V-M静止Ward-Leonard系统）直流调速控制系统的基本概念调速装置*PWM系统（直流斩波器和脉宽调制变换器）PWM装置设备直流电动机PWM系统（直流斩波器和脉宽调制变换器）直流斩波器和脉宽调制变换器工作原理示意④调速的经济性调速设备等硬件费用运行费用5.调速指标③静差率（s）定义：额定负载时转速落差与理想空载转速之比；①调速范围（D）定义：额定负载下，最高转速与最低转速之比；②调速的平滑性定义：相邻两个转速之比；（1）静态性能指标直流调速控制系统的基本概念（2）静差率与调速范围的关系

关系：静差率、调速范围、静态速降、最高转速；调速指标（3）动态性能指标1）跟随性指标*最大超调量*振荡次数N2）抗干扰性能指标*动态降落*恢复时间tv调速指标⑴开环系统构成开环调速系统

——调速而不稳速⑵闭环系统构成整流调节电压控制部分直流拖动部分测速反馈部分闭环调速系统

——调速并稳速1.调速系统组成第2节转速负反馈单闭环直流电动机调速系统2.速度负反馈的直流调速系统转速负反馈单闭环直流电动机调速系统（1）闭环系统机械特性方程(M—n关系)3.调速系统静特性分析转速负反馈单闭环直流电动机调速系统（2）开环系统机械特性方程(M—n关系)（3）系统静特性分析转速负反馈单闭环直流电动机调速系统闭环系统机械特性方程

第3节无静差直流调速系统有差调速：必须存在ΔU调节器调速：无差调速有差调速与调节器调速（1）调节器原理1.调节器A点为虚地点：（2）比例调节器t调节器（3）积分调节器积分调节器的特性*输出保持性*限幅特性（线性工作区非线性工作区）调节器（4）比例积分调节器比例积分调节器的特性*快速响应特性*输出保持特性调节器2.单闭环自动调速系统（采用PI调节器）组成：测速系统，整流系统，直流驱动系统，调速系统；调节量：n（1）系统组成无静差直流调速系统（2）系统分析Ittttnn1UdaudaUda1Uda2123nI1I21）调速2）稳速起动时，给定电压Ug，

n=0，u=Ug，当n=

n1，，积分作用，保持输出恒定；u=0负载增加I1-

I2,速度出现n，u>0；曲线1为的比例部分变化，曲线2为的积分部分变化，曲线3为合成变化；uu当时，Ud达到新的平衡点Uda2u=0单闭环自动调速系统（采用PI调节器）1.问题的提出自动调速系统工作要求：但是在系统动态性能要求较高时，例如：要求快速起动、制动，突加负载时要求动态速降小等，此时，单闭环自动调速系统中不能完全按照需要控制动态过程的电流和转矩。单闭环自动调速系统，已能够实现无静差调速。问题：tIdLnIdmIcrIdntIdLnIdmIdn第4节直流电动机转速、电流双闭环调速系统

满足控制动态过程中电流和转矩的要求，需要恒流源；实际运行要求：

起动时只有电流反馈起作用，到达稳态转速后，只有转速反馈起作用。

电流负反馈能够得到近似的恒流过程。实际工作过程要求：2.转速、电流双闭环调速系统组成组成：系统内环——电流环；系统外环——速度环；直流电动机转速、电流双闭环调速系统3.转速、电流双闭环调速系统分析（1）调速系统组成分析（2）调节器工作特性*调速系统由速度调节器和电流调节器串级联接构成；*两个调节器均为PI调节器，输出均带有限幅值；*速度调节器ASR的输出限幅（饱和）电压Uim；*电流调节器ACR的输出限幅（饱和）电压Udm，限制整流输出的最大值；调节器稳态工作为两种状态饱和状态——输出达到限幅值；输出为恒值，与输入无关，反向输入后，退出饱和；非饱和状态——输出未达到限幅值；输出使偏差电压Δu=0；调节器处于饱和状态时，输出达到限幅值，相当于调节器开环。直流电动机转速、电流双闭环调速系统（3）调速1）起动过程分析

到达给定转速no后，速度调节器起作用，电流下降到IdL，电流调节器仅起传递作用。

电流调节器输入端的Ui迫使主回路电流Id

迅速增大到Idm为止，系统在电流调节器保持输出电流为最大值Idm情况下加速。

输出转速由n=0上升到n=no之前，速度调节器输出端一直处于限幅值不变。此时速度调节器工作在饱和状态，开路，不起作用。IdLn0nIdttIdm123

起动时，速度调节器输入端给定电压Ug，n=0，较大，输出电压很快

达到限幅值Ui

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