电力牵引自动控制系统ppt转速反馈控制的直流调速系统.ppt

2.4.3　数字PI调节器 PI调节器的传递函数列出如下： （2-56） 输出函数和输入误差函数关系的时域表达式为 （2-90） 式中 Kp 为比例系数，KI 为积分系数。 转换为差分方程，其第k拍输出为 （2-91） 式中Tsam为采样周期。 数字PI调节器有位置式和增量式两种算法， 位置式算法中，u(k)为第k拍的输出值。比例部分只与当前的偏差有关，积分部分则是系统过去所有偏差的累积。 增量式算法只需要当前的和上一拍的偏差即可计算输出值。 （2-93） （2-94） 在数字控制算法中，要对u限幅，须在程序内设置限幅值± um，当|u(k)|um时，便以限幅值± um作为输出。 增量式PI调节器算法只需输出限幅， 位置式算法必须同时设积分限幅和输出限幅，缺一不可。若没有积分限幅，积分项可能很大，将产生较大的退饱和超调。 2.5 转速反馈控制直流调速系统的 限流保护 2.5.1 转速反馈控制直流调速系统的过流问题 在转速反馈控制直流调速系统上突加给定电压时，电枢电压立即达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，会造成电动机过流。 当直流电动机被堵转时，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器来保护，过载时就跳闸。 系统中必须有自动限制电枢电流的环节。 引入电流负反馈，可以使它不超过允许值。但这种作用只应在起动和堵转时存在，在正常的稳速运行时又得取消。 当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈，叫做电流截止负反馈。 2.5.2 带电流截止负反馈环节的 直流调速系统 图2-38 电流截止负反馈环节 （a）利用独立直流电源作比较电压（b）利用稳压管产生比较电压 1．电流截止负反馈环节 电流反馈信号取自串入电动机电枢回路中的小阻值电阻Rs，IdRc正比于电流。 图2-38(a)中用独立的直流电源作为比较电压Ucom，其大小可用电位器调节， 在IdRc与Ucom之间串接一个二极管VD，当IdRc Ucom时，二极管导通，电流负反馈信号Ui即可加到放大器上去；当IdRc≤ Ucom时，二极管截止， Ui消失。 图2-38(b)中利用稳压管VST的击穿电压Ubr作为比较电压Ucom 。 截止电流 Idcr=Ucom/Rs 当输入信号IdRc-Ucom0时，输出Ui=IdRc-Ucom， 当IdRc-Ucom≤ 0时，输出Ui=0。 图2-39 电流截止负反馈环节 的输入输出特性 图2-40 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图 2．带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统的稳态结构框图和静特性 当Id≤Idcr时，电流负反馈被截止，静特性与只有转速负反馈调速系统的静特性相同， （2-32） 当IdIdcr后，引入了电流负反馈，静特性变成 （2-95） 图2-41 带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统的静特性 CA段 : 电流负反馈被截止 AB段 : 电流负反馈起作用 电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 。 比较电压与给定电压的作用一致，好象把理想空载转速提高到 （2-96） 令n=0，得到堵转电流Iabl ， （2-97） 一般KpKsRsR，因此